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3-3 化学反应的方向 一 自发过程（Spontaneous processes） 自然界的一些过程不必环境对体系做功，就 可以自发进行，称为“自发过程”。 例：水 高处 → 低处 (做机械功发电：势能→机械能→电能) 热 高温物体 → 低温物体 电 高电位 → 低电位 化学反应： Zn(s)+CuSO4 (aq) → ZnSO4(aq)+Cu(s) (可设计为丹尼尔原电池，化学能→电能) 自发过程 一 自发过程（Spontaneous processes）（续） 定义：在一定条件（T, p…）下，一个过程不借助外力（即不需环境对体系做功）就能进行，称为“自发过程”。 “自发过程”的特征 1. 具有一定方向，或者单向性，不会自发逆转。 自发过程是热力学的“不可逆过程 ”。 2. 非自发反应并不是一定不能发生的反应 “非自发” ≠ “不可能” ： 例：电解： 2 H2O(l) = H2 (g) + O2(g) 注：需要环境对体系做功，而在“环境中留下痕迹”。 一 自发过程（Spontaneous processes）（续） “自发过程”的特征 2. 可被用来做“有用功”（非体积功）； 3. 有一定限度，即单向地趋向于平衡状态。 水 高处 → 低处 热 高温物体 → 低温物体， 直致两物体温度相等（达到“热平衡”） 4. 自发反应并不体现化学反应的速率快慢 N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g) 2 H2 (g) + O2 (g) = 2 H2O (l) 自发过程, 室温下，反应速率极小，几乎觉察不到。 注意：以上讨论不涉及“时间”概念。一个自发过程，不一定是迅速的。 自发过程的判据 自发过程的判据 二、熵 (Entropy) （一）熵的意义 “熵”是物质混乱度或者无序性的量度。 符号：S ；单位：J·mol-1·K-1. 混乱度 ↗ , S ↗ “混乱度”与物质可能存在的微观状态数目（SZ） 有关： S = K lnSz 其中：K = R / NA K 称Boltzmann 常数， R 是理想气体常数（8.314 J.mol-1.K-1) ， NA是Avogadro数(6.022 ?1023 mol-1). 熵增： NaCl(s) + H2O(l) ? Na+(aq) + Cl-(aq)  △S = S2 – S1 0 熵减： △S = S2 – S1 0 二、熵 (Entropy) （二）熵的特征 1. 熵是状态函数，广度性质。 熵是体系或物质所具有的一种特性，高度无序的体系或物质，具有较高的熵值；井然有序的体系或物质，熵值较低； 2. 熵的绝对值可以测定（与U、H 不同） 二、熵 (Entropy) （三）熵的绝对值 1. 热力学第三定律 在热力学零度，任何纯物质的理想晶体的熵值为零。（理想晶体：0 K，S = 0） 物理意义：晶格结点上的质点的热运动完全停止，无序度 = 0。 2. 熵的绝对值 物质熵的数值是以理想晶体在热力学零度时，其熵值为零，为基础计算得到的； 各种物质在指定温度下的熵的绝对值，称为“规定熵”（或“绝对熵”）。最常用的“规定熵”是“标准熵”。 二、熵 (Entropy) （四）标准熵 1. 定义：在标准压力（p ? ）和指定温度下，1 mol 纯净物质的熵的绝对值。 符号： S ?m (简为 S ? )；单位：J·mol-1·K-1 2. 熵的绝对值 物质熵的数值是以理想晶体在热力学零度时，其熵值为零，为基础计算得到的； 各种物质在指定温度下的熵的绝对值，称为“规定熵”（或“绝对熵”）。最常用的“规定熵”是“标准熵”。 （四）标准熵 注意： ①不注明温度，指298.15 K，非此温度需注明； ②最稳定