[Help]Hiệu ứng nhiệt trong quá trình hòa tan

[hoamo]

Nguyên văn bởi ncaothach

1. Đúng là quá trình hydrat hóa là quá trình tỏa nhiệt, sự hydrat hóa sẽ khiến cho các phân tử nặng nề kém linh động độ mất trật tự thấp suy ra S bé hơn 0, để một quá trình hidrat hóa xảy ra thì Gibbs Free energy phải bé hơn 0.
G = H - TS vì S âm nên G = H + TS để G âm thì chỉ có nước là H âm mà H âm thì là quá trình tỏa nhiệt.
2. Một liên kết hóa học luôn là quá trình tỏa nhiệt, ví dụ như để liên kết các e gép cặp trong vân đạo sẽ kích thích lên các vân đạo trống để tạo ra e độc thân đây là quá trình tiêu tốn năng lượng, để liên kết được hình thành và bền vững thì nhiệt tỏa ra phải đủ để bù vào phần năng lượng kích thích đã tiêu tốn.
Có gì sai mong anh em điều chỉnh nhé

Mình làm tài khôn diễn giải lại ý bạn ncaothach một chút nhé, không hợp lý chỗ nào thì mọi người góp ý :)

1. Quá trình hidrat hóa là quá trình tỏa nhiệt. Vì sao?

+ Thứ nhất, sự hidrat hóa làm cho các tiểu phân chất tan kém linh động hơn; các tiểu phân dung môi do có xu hướng tương tác với các tiểu phân chất tan nên độ linh động cũng sẽ giảm theo. Kết quả là, độ hỗn độn của hệ giảm, nên S giảm [so với ban đầu]. Như vậy sau khi quá trình hidrat hóa kết thúc, delta(S) của hệ <0.

+ Thứ hai, quá trình hidrat hóa là tự diễn biến, nên delta (G) của hệ hidrat hóa <0.

Mà Delta(G) = Delta(H) - T.Delta(S) (1). Do vậy, kết hợp với 2 ý trên, ta suy ra Delta(H) bé hơn 0 => quá trình hidrat hóa là quá trình tỏa nhiệt (dpcm).

Bạn hình như bị nhầm lẫn giữa nguyên nhân và kết quả, lại lấy một thời điểm để suy diễn cho một quá trình nên không được chính xác. Có những chỗ diễn đạt hơi tối nghĩa và cũng hơi cảm tính thì phải :p.

2. Quá trình tạo liên kết là một quá trình có thể tỏa nhiệt, cũng có thể thu nhiệt. Tại sao?

Khi liên kết hình thành, độ hỗn độn của hệ [bao gồm các tiểu phân tạo liên kết] giảm => delta(S)<0.

+ Như vậy, nếu toàn bộ quá trình tạo liên kết là tự diễn biến [delta(G)<0] thì delta(H)<0 => Sự tạo liên kết sẽ tỏa ra nhiệt.

+ Ngược lại, nếu delta(G)>0, nghĩa là không tự diễn biến, cần phải có sự kích thích, thì có thể áp dụng phương trình (1) để suy luận sơ lược như sau (cụ thể thế nào thì cần phải có số liệu):

++ Lượng nhiệt tỏa ra sau khi hình thành liên kết, nếu bù trừ được lượng nhiệt cần thiết để kích thích hệ lên trạng thái có thể tạo liên kết (năng lượng giúp hệ vượt qua hàng rào thế năng) thì delta(H)<0 => Quá trình tạo liên kết là tỏa nhiệt.

++ Còn nếu như lượng nhiệt tỏa ra ở thời điểm tạo liên kết không bù trừ được đoạn màu đỏ kia thì toàn bộ quá trình tạo liên kết sẽ là thu nhiệt. Nghĩa là người ta phải sử dụng nhiệt độ, ... để cung cấp năng lượng.

3. Thấy bạn bàn cụ thể về sự tạo liên kết nên mình cũng hóng hớt một tẹo cho dzui.

Theo mình biết thì quá trình tạo nên 1 liên kết sẽ bao gồm:

+ Sự khuếch tán các tiểu phân lại gần nhau => delta(S) âm. Thường thấy người ta bỏ qua chỗ này khi giải thích sự tạo từng liên kết riêng rẽ, nhưng mình thấy điều đó không hợp lý lắm, hì hì.

+ Các yếu tố động học và nhiệt động tiếp tục xảy ra sau đó, sẽ làm kích thích các electron lên mức năng lượng cao hơn so với bình thường. Điều này có thể làm cho electron bị kích thích có xác suất xuất hiện lớn hơn ở AO có năng lượng cao hơn, nếu so sánh với AO ban đầu. Tuy nhiên, sự kích thích này vẫn phải tuân theo những nguyên lý và quy tắc sắp xếp electron trong nguyên tử, nên không có chuyện xác suất chiếm lĩnh các AO của các e bị kích thích - kể cả AO ban đầu và AO có năng lượng cao hơn - là như nhau. Vậy nên, mới có giả định là các electron sẽ chiếm ở các AO khác nhau - cả thấp lẫn cao - tạo nên các electron độc thân.

+ Và sau đó, sự quay spin sao cho đối xong sẽ là một điều kiện tiếp theo trước khi tạo liên kết. Điều này nằm trong điều kiên của nguyên lý ngoại trừ Pauli.

Như vậy, trừ quá trình 1 thì cả hai quá trình 2 và 3 ở trên đều thu nhiệt.

+ Tiếp đến, Khi liên kết được hình thành, độ hỗn độn của hệ giảm rất mạnh, điều này làm cho hệ tỏa ra một lượng nhiệt lớn, nếu chỉ xét quá trình bắt đầu từ cận trước đến cận sau của sự tạo liên kết.

Vì vậy, nếu gộp tất cả các quá trình của sự tạo liên kết lại thì tổng quá trình có thể là tỏa nhiệt hoặc thu nhiệt. Còn nếu bỏ qua quá trình đầu tiên như bạn ncaothach thì cũng không thể khẳng định điều gì, hì hì.

[ncaothach]

Nguyên văn bởi hoamo

++ Còn nếu như lượng nhiệt tỏa ra ở thời điểm tạo liên kết không bù trừ được đoạn màu đỏ kia thì toàn bộ quá trình tạo liên kết sẽ là thu nhiệt. Nghĩa là người ta phải sử dụng nhiệt độ, ... để cung cấp năng lượng.

Bạn quá pro luôn á, hihi, nhưng Hoamo ơi mình ko hiểu đoạn trên lắm á.
xưa nay mình luôn luôn đc biết 1 quá trình tạo liên kết là tỏa nhiệt, còn nếu khi hình thành liên kết mà lượng nhiệt tỏa ra ko bù đấp đc cho năng lượng kích thích thì quá trình liên kết ko bao giờ tạo ra đc (còn bạn nói liên kết tạo ra nhưng thu nhiệt kiến thức này có lẻ mới mình chưa đọc hả sao á ta?) hihi . ví dụ như tại sao có hợp chất SF6 mà ko có hợp
chất SH6.

[hoamo]

Bạn ncaothach thân,

Mềnh đã tách ra thành hai quá trình - tự diễn biến và không tự diễn biến. Sau đó nói riêng từng cái một rồi đấy thôi :). Cái mà bạn hỏi là tự diễn biến. Có những liên kết bản thân không thể hình thành bằng chính năng lượng bên trong hệ, nên phải thu năng lượng (nhiệt, điện, ...) từ bên ngoài hệ, và đôi khi để duy trì được liên kết đó thì điều kiện tồn tại cũng phải khác đi. Uhm, và nói chung tỏa hay thu nhiệt thì cũng đi ra hay nhận từ môi trường ngoài thôi. Nói như vầy chắc là.... được rồi nhở :). Đây không phải lĩnh vực mình quan tâm nên bàn sâu khéo lại bị ... ném đá thì mất vui, vậy hen, hị hị.

P/s: À, mà mềnh ngứa tay thì gõ gõ vậy thôi. Chả phải pro gì đâu, nha.

[ncaothach]

Ồ cảm ơn bạn nhe, bạn khiêm tốn quá!

[ncaothach]

Quá trình hóa học cũng như quá trình biến hóa vật lí của chất luôn luôn luôn và luôn kèm theo hiện tượng phát ra hay thu vào một năng lượng ở dạng này hoặc dạng khác (thường nhất là ở dạng nhiệt). Để so sánh những biến đổi năng lượng dưới dạng nhiệt trong phản ứng hóa học, người ta dùng đại lượng nhiệt phản ứng, tức là lượng nhiệt phát ra hay thu vào trong một phản ứng hóa học.
Người ta đã đưa ra các phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt lượng của hệ nói chung và biến thiên nội năng của một hệ khi chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác deltaU cũng như đưa ra khái niệm entanpi H

Đối với quá trình tỏa nhiệt, nghĩa là nhiệt được hệ phát ra môi trường ngoài, tức là nhiệt lượng sẽ giảm nên :

Ngược lại, đối với quá trình thu nhiệt, nhiệt được hệ hấp thụ vào,tức là nhiệt lượng tăng nên :

Trước khi áp dụng các vấn đề trên vào từng trường hợp cụ thể, ta cần phải biết một trong các định luật của nhiệt hóa học, đó là định luật Lavoadiê và Laplaxơ :
Lượng nhiệt được hấp thụ khi một chất phân hủy thành nguyên tố bằng nhiệt lượng được phát ra khi tạo thành chất đó từ các nguyên tố
->chỉ khác nhau về dấu còn giá trị là như nhau đối với quá trình hình thành và bẻ gẩy từng liên kết.
(tôi muốn đưa vào điều này ý là muốn hiểu về năng lượng hình thành liên kết hóa học của cùng 1 chất và năng lượng phá vỡ liên kết đó như thế nào? Nhưng nó chỉ cho ta hiểu 1 khía cạnh riêng còn có liên quan đến vấn đề của chúng ta đang tìm không thì tôi chưa rõ ràng được?)
Giải quyết vấn đề đặt ra : trong quá trình nào thì hệ tỏa nhiệt hay thu nhiệt? và tại sao nhiệt solvate hóa luôn luôn âm deltaH < 0 còn nhiệt phá vỡ mạng tinh thể luôn có delta H > 0(xem như trong điều kiên áp suất không đổi) đồng thời liên hệ đến quá trình thu nhiệt hay tỏa nhiệt trong phản ứng hóa học ?
Trả lời :
Đối với quá trình nào mà cần cung cấp nhiệt lượng cho hệ để thực hiện 1 quá trình nào đó (ví dụ : quá trình chuyển pha hay phá vỡ mạng tinh thể…),nghĩa là hệ sẽ phải nhận nhiệt từ môi trường bên ngoài để thực hiện quá trình đó -> nhiệt lượng “độ” của môi trường giảm còn nhiệt lượng của hệ sẽ tăng :delta H =Q > 0.
Và ngược lại, nhiệt lượng mà hệ tỏa ra môi trường ngoài khi thực hiện 1 quá trình nào đó (ví dụ : quá trình solvate hóa hay nói chung quá trình hình thành liên kết…) , nghĩa là môi trường sẽ nhận một lượng nhiệt xác định từ hệ
->nhiệt độ của môi trường tăng lên còn nhiệt lượng của hệ sẽ giảm :
delta H =Q < 0.
Ta áp dụng tương tự điều này đối với một phản ứng hóa học, phản ứng đó là tỏa nhiệt hay thu nhiệt liên quan đến nhiệt lượng của các quá trinh như: quá trình bẻ gẩy liên kết củ, quá trình solvate hóa của dung môi và chất phản ứng, quá trình hình thành liên kết mới… nếu quá trình solvate hóa hay nói chung là quá trình hình thành liên kết mới mà có giá trị tuyệt đối
delta H1 = Q1 <0 (P=const) lớn hơn quá trình bẻ gẩy liên kết cũ delta H2 = Q2 > 0 thì phản ứng đó là tỏa nhiệt delta H = Q < 0
Và nếu giá trị tuyệt đối delta H2 = Q2 lớn hơn delta H1 = Q1 thì phản ứng sẽ là thu nhiệt.
_________________________________
Nguyễn Cao Thạch & Dương Minh Thắng