化學(xué)工程的確是一門有趣的學(xué)科，這門專業(yè)注重理論與實(shí)踐的相互結(jié)合，多方面分析理論要領(lǐng)，從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗，現(xiàn)代化工發(fā)展的非常迅速，給人們的生活同時帶來極大便利，鑒于給人們生活方式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，同學(xué)們更要學(xué)好這門學(xué)科。

學(xué)姐給大家今天來講講阿伯丁大學(xué)這門課程中的知識，學(xué)姐比較懂的就是化學(xué)工程當(dāng)中的熱力學(xué)知識點(diǎn)，可能和大家遇到的課程問題不太吻合，學(xué)姐也只能是借助此篇文章的微薄之力，給廣大英國留學(xué)生盡可能的提供幫助。

熱力學(xué)的作用

狀態(tài)變化的熱力學(xué)參數(shù)是描述化學(xué)鍵、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)所必需的。在無機(jī)化學(xué)中也是如此，熱力學(xué)中最重要的概念將在本節(jié)中描述。即使是簡單的熱力學(xué)知識對于判斷化合物的結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定和自發(fā)反應(yīng)的可能性，以及對于反應(yīng)熱的計算、反應(yīng)機(jī)理的確定和電化學(xué)的理解也是相當(dāng)有用的。

焓

由于焓是系統(tǒng)在恒壓下的熱含量，因此 Δ h在放熱反應(yīng)中為負(fù)，在吸熱反應(yīng)中為正。標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓，Δ H0，是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1摩爾產(chǎn)物和反應(yīng)物之間的焓變化(105pa和298.15 K)。這標(biāo)準(zhǔn)生成焓,Δ Hf0，是化合物從其組成元素形成的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓。由于焓是狀態(tài)函數(shù)，所以通過將簡單物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓定義為零來計算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓。也就是說，

ΔH0=ΣnΔH0f(product)?ΣnΔH0f(reactant)

熵

熵是一個狀態(tài)函數(shù)，是決定一個狀態(tài)是否可以從另一個狀態(tài)自發(fā)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。熱力學(xué)第二定律指出，孤立系統(tǒng)的熵S隨著自發(fā)變化而增加。也就是說，

ΔS%3E0

熱力學(xué)不可逆過程產(chǎn)生熵。熵與統(tǒng)計熱力學(xué)中系統(tǒng)的無序有關(guān)，如下所示:

S=klnW

k是玻爾茲曼常數(shù)，W是同能量系統(tǒng)的原子或分子排列的個數(shù)，對應(yīng)無序的程度。當(dāng)熵變大時，系統(tǒng)的無序度就越大。

吉布斯能量

該數(shù)量定義為

ΔG=ΔH?TΔS

在恒定的溫度和壓力下，當(dāng)反應(yīng)的吉布斯自由能為負(fù)時，就會發(fā)生自發(fā)反應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能 Δ G0與反應(yīng)的平衡常數(shù)K有關(guān)

A?KB。

ΔG0=?稀有TlnK

k大于1時 Δ G0變?yōu)樨?fù)值，反應(yīng)向右進(jìn)行。

氧化值

這氧化值是化合物或離子中組成原子的形式電荷，其分配方式是電負(fù)性較小的原子帶正電荷。由于電荷在由相同原子組成的分子中沒有區(qū)別，原子的氧化數(shù)是凈電荷除以原子數(shù)的商。對于由不同原子組成的化合物或離子，電負(fù)性較大的原子可視為陰離子，電負(fù)性較小的原子可視為陽離子。例如，氮在氮中是0價的2;氧是氧中的-122-;氮是+4，氧是-22;但是在NH中氮是-3，氫是+13。也就是說，對于與不同伙伴結(jié)合的相同原子，氧化數(shù)可以不同，并且該原子被稱為處于對應(yīng)于該氧化數(shù)的形式氧化態(tài)。雖然這不能表示實(shí)際電荷的數(shù)量偏差，但在計算價電子或處理氧化還原反應(yīng)時很方便。

氧化還原反應(yīng)

最初，氧化是指元素形成氧化物或在氧的作用下形成化合物，而還原是氧化的逆過程。的當(dāng)前定義減少是產(chǎn)生電子的反應(yīng)，并且氧化是帶電子的反應(yīng)。因此，給出電子的試劑是還原劑帶電子的是氧化劑。作為氧化還原反應(yīng)的結(jié)果，還原劑被氧化，氧化劑被還原。例如，在金屬鉬和氯氣反應(yīng)形成五氯化鉬時，鉬是還原劑，其氧化態(tài)從0變?yōu)?5，氯是氧化劑，其氧化態(tài)從0變?yōu)?1。

2Mo+5Cl2→Mo2Cl10

近年來，每當(dāng)合成新的無機(jī)化合物時，通常通過電化學(xué)測量來研究其氧化還原性質(zhì)。循環(huán)伏安法是研究其氧化還原性質(zhì)的首選技術(shù)，包括電勢、轉(zhuǎn)移電子的數(shù)量和反應(yīng)的可逆性等。因為測量簡單。認(rèn)為氧化電勢對應(yīng)于HOMO的能級是近似正確的，因為氧化通常從HOMO帶走一個電子，而還原電勢對應(yīng)于LUMO的能級，因為還原給LUMO增加了一個電子。然而，在定量討論氧化還原過程時，應(yīng)考慮各種因素，如溶劑效應(yīng)。

上面這些就是學(xué)姐所知道的關(guān)于熱力學(xué)的一切啦，知識覆蓋的面積相當(dāng)?shù)挠邢迣Σ粚Γ瑳]關(guān)系，更多的專業(yè)知識和留求藝英國留學(xué)生輔導(dǎo)老師來進(jìn)行深入溝通，絕對能幫助阿伯丁大學(xué)留學(xué)生解決疑惑，不然就來找學(xué)姐理論。