ქიმიური თერმოდინამიკა

მასალა ვიკიპედიიდან — თავისუფალი ენციკლოპედია
Jump to navigation Jump to search

ქიმიური თერმოდინამიკაფიზიკური ქიმიის დარგი, რომლებიც თერმოდინამიკის მეთოდების საშუალებით იკვლევს სითბურ მოვლენებთან დაკავშირებულ პროცესებს. ბუნებისმეტყველების ამ დარგის პრინციპები, რომლებიც კაცობრიობის საუკუნეობრივი გამოცდილების განზოგადებას წარმოადგენს, ჩამოყალიბებულ იქნა XIX საუკუნის II ნახევარში, თუმცა ბუნების კანონები, რომლებიც საფუძვლად დაედო თერმოდინამიკურ საწყისებს, უფრო ადრე იყო აღმოჩენილი.

ქიმიური თერმოდინამიკა მიზნად ისახავს თერმოდინამიკის გამოყენებას ქიმიური რეაქციების, ფაზიკური გარდაქმნების(გახსნა,აორთქლება და სხვა.). ადსორბციისა და სხვა ფიზიკური და ქიმიური პროცესების მიმართ, რაც ფიზიკის და ქიმიის ერთ ერთი მნიშვნელოვანი ამოცანაა. ქიმიური თერმოდინამიკის განვითარების უმთავრესი მიმართულებებია თერმოქიმია, მოძღვრება ქიმიური წონასწორობის შესახებ, ხსნარებისა(კერძოდ ელექტროლიტების) და ელექტროდული პოტენციალების თეორია და ზედაპირული მოვლენების თერმოდინამიკა.

თერმოდინამიკის პირველი საწყისის დახმარებით შესაძლებელია პროცესების მხოლოდ ენერგეტიკული ბალანსის გაანგარიშება, მაგრამ არა პროცესების მიმართულების დადგენა. ჰესის კანონი, რომლებიც საფუძვლად დაედო თერმოქიმიას, არსებითად წარმოადგენს ენერგიის შენახვის კანონს, ფორმულირებულს ქიმიური რეაქციების მიმართ, თერმოქიმია, გარდა რეაქციის სითბური ეფექტისა და მისი ტემპერალური დამოკიდებულებისა(კირხჰოფის ფორმულა), იკვლევს აგრეთვე სითბოტევადობას, რასაც არსებითი მნიშვნელობა აქვს ქიმიური წონასწორობების გამოთვლებისათვის.

თერმოდინამიკის მეორე საწყისის თანახმად, შეუძლებელია სითბოს მთლიანად გარდაქმნა მუშაობად. ამ საწყისის დახმარებით შეიძლება თერმოდინამიკის პროცესების ყოველმხრივი დახასიათება და იმ კანონზომიერებების მიგნება, რომელთაც ქიმიური სისტემები ექვემდებარება. ამრიგად, II საწყისის დახმარებით შეიძლება ქიმიურ სისტემებში თერმოდინამიკურ პროცესების მიმართულებისა და გარდაქმნის ზღვრის განსაზღვრა, ესე იგი ქიმიური წონასწორობის პირობების გათვალისწინება და ამ წონასწორობაზე სხვადასხვა ფაქტორის გავლენის გარკვევა. ამ საწყისის საფუძველზე თერმოდინამიკა იხილავს ისეთ პროცესებს, რომლებიც პირდაპირ თუ არაპირდაპირ დაკავშირებულია სითბურ მოვლენებთან. თერმოდინამიკის მეორე საწყისის გამოყენება ქიმიის სისტემებში დაკავშირებულია კ.გიბზის, ჰ.ჰელმოლცის, ი. ვანტ-ჰოფის, ა. ლე შატელიეს და სხვა სახელებთან.

ქიმიური თერმოდინამიკა ორი საწყისის საფუძველზე საშუალებას გვაძლევს გავითვალისწინოთ ქიმიური პროცესების დროს თერმოდინამიკის სიდიდეების მხოლოდ ცვლილება. მათი მნიშვნელობა კი შეიძლება ნერნსტის თეორემის დახმარებით, რომელიც აგრეთვე თერმოდინამიკის მესამე საწყისის სახელწოდებით არის ცნობილი. ეს საწყისი,რომლებსაც არა აქვს ისეთი ზოგადი ხასიათი, როგორიც თერმოდინამიკის I და II საწყისს, ჩამოყალიბდა XX საუკუნის დასაწყისში. ამ საწყისმა განსაკუთრებით დიდი როლი შეასრულა ქიმიური თერმოდინამიკის განვითარებაში.

თერმოდინამიკის თითოეულ საწყისს დამოუკიდებელი მნიშვნელობა აქვს და მხოლოდ მათი ერთობლივი გამოყენება გვაძლევს ქიმიური წონასწორობის სრულ დახასიათებას.

ქიმიური თერმოდინამიკის გამოყენების სიმარტივე იმაში მდებარეობს, რომ თერმოდინამიკა გაანგარიშებისათვის არ არის საჭირო ქიმიური პროცესის მექანიზმის ცოდნა. თუ ცნობილია სისტემის საწყისი პირობები, ადვილად შეიძლება თერმოდინამიური კანონების დახმარებით სისტემის საბოლოო მდგომარეობის განსზაღვრა, ესე იგი შეიძლება წინასწარ გათვალისწინება იმისა, აღიძვრება რეაქცია თუ არა: თუ აღიძვრება, რა მიმართულებით წარიმართება და როგორი იქნება სისტემის წონასწორული მდგომარეობა. მაგრამ როდის დაიწყება რეაქცია და რამდენი დრო დასჭირდება წონასწორობის მიღწევას, ამის შესახებ თერმოდინამიკა პასუხს არ იძლევა. თერმოდინამიკის ამ ნაკლებობას ავსებს ქიმიური კინეტიკა.

თერმოდინამიკის მეორე საწყისი ასახავს სტატისტიკური ხასიათის კანონზომიერებათა შეჯამებულ შედეგს, მაგრამ მხოლოდ სტატისტიკური მეთოდის გამოყენება შეზღუდულია, ვინაიდან საჭიროა პროცესის მექანიზმის დაწვრილებით ცოდნა, მეორე მხრივ, წმინდა თერმოდინამიკური მეთოდი ამომწურავ პასუხს არ იძლევა მთელ რიგ საკითხებზე ამიტომ თერმოდინამიკური განტოლებების დახმარებით გაანგარიშების დაყვანა რიცხვით შედეგებამდე მოითხოვს თერმოდინამიკური და სტატისტიკური მექანიკის შერწყმას, რის შედეგადაც ჩამოყალიბდა სტატისტიკური თერმოდინამიკა, როლებსაც უფრო და უფრო ფართოდ იყენებენ ქიმიური წონასწორობის საკითხების განხილვისას.

თერმოდინამიკისა და სტატისტიკური ფიზიკის საგანი ერთია,კვლევის მეთოდი კი - სხვადასხვაგვარი.

ლიტერატურა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]