Химическая термодинамика

Хими́ческая термодина́мика — раздел физической химии, изучающий процессы взаимодействия веществ методами термодинамики. Применение термодинамического подхода к химическим реакциям основано на том, что в фундаментальном уравнении Гиббса в качестве переменных можно использовать как массы или количества независимых компонентов, — если условия задачи не требуют детального рассмотрения химического равновесия, — так и массы (количества) составляющих веществ совместно с уравнениями связи, описывающими химические реакции, — когда требуется подробное описание химического равновесия^[1][2].

С целью упрощения рассмотрения химических реакций, протекающих в закрытых системах, применяют предложенный Т. де Донде метод, основанный на использовании химической переменной. Этот способ рассмотрения, в отличие от подхода Гиббса, пригоден только для закрытых термодинамических систем^[3][4].

Основными направлениями химической термодинамики являются:

1. Классическая химическая термодинамика, изучающая термодинамическое равновесие вообще.
2. Термохимия, изучающая тепловые эффекты, сопровождающие химические реакции.
3. Теория растворов, моделирующая термодинамические свойства вещества исходя из представлений о молекулярном строении и данных о межмолекулярном взаимодействии.

Химическая термодинамика тесно соприкасается с такими разделами химии, как

• аналитическая химия;
• электрохимия;
• коллоидная химия;
• адсорбция и хроматография.

Первое начало термодинамики

Приращение внутренней энергии системы в некотором процессе равно теплоте, полученной системой, плюс работа, совершённая над системой в этом процессе.

История

Развитие химической термодинамики шло одновременно двумя путями: термохимическим и термодинамическим.

Возникновением термохимии как самостоятельной науки следует считать открытие Германом Ивановичем Гессом, профессором Петербургского университета, взаимосвязи между тепловыми эффектами химических реакций --- законы Гесса.

В 1867 г. на основе термохимии Марселен Бертло предложил одну из первых теорий химического сродства, объясняющую направление течения химических реакций.

Общие достижения термодинамики, как раздела теоретической химии, отразившиеся в учении об энтропии, привели к возникновению другого метода исследований, не связанному с отрицательно зарекомендовавшей себя теорией химического сродства.

Основы классической химической термодинамики были заложены в работе Джозайи Уилларда Гиббса «О равновесии гетерогенных веществ» (1878), в которой были разработаны графический метод изображения состояний вещества, метод термодинамических потенциалов и установлено правило фаз.

Методы Гиббса, разрабатывавшиеся также Пьером Дюэмом, дали большой толчок в развитии приложений термодинамики, поскольку были значительно проще метода круговых процессов, требовавших придумывать гипотетические процессы, замыкавшие некоторый исследуемый процесс в круговой.