Bài giảng Hóa đại cương: Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học - Nguyễn Minh Kha

Chương IV.
HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA CÁC 
QUÁ TRÌNH HÓA HỌC 
Giảng viên: ThS. Nguyễn Minh Kha
1
I. NHIỆT PHẢN ỨNG
II. PHƢƠNG TRÌNH NHIỆT HÓA 
HỌC
2
I. NHIỆT PHẢN ỨNG
1. Các khái niệm cơ bản
2. Các đại lƣợng nhiệt động
3
1. Các khái niệm cơ bản 
a. Khái niệm về nhiệt động lực học và nhiệt động hóa 
học
b. Hệ nhiệt động
c. Trạng thái và các thông số của hệ
d. Quá trình
4
b. Hệ nhiệt động
 Hệ + Môi trƣờng xung quanh = Vũ trụ
 Phân loại hệ:
Hệ dị thể Hệ đồng thể
Hệ đoạn nhiệt: Q = 0.
Hệ đẳng nhiệt: T = 0.
Hệ đẳng áp : P = 0.
Hệ đẳng tích : V = 0.
5
Môi trƣờng
Hệ hoá học
khí H2 và O2
6
HỆ HỞ HỆ KÍN HỆ CÔ LẬP
7
Pha
Là tập hợp những phần đồng thể của hệ
Giống nhau về thành phần hóa học và tính chất hóa 
lý.
Được phân cách với các pha khác bởi bề mặt phân 
chia pha.
Hệ 1 pha: hệ đồng thể
Hệ nhiều pha: hệ dị thể
8
c. Trạng thái và các thông số của hệ
Trạng thái của hệ đƣợc xác định bằng tập hợp các thông số 
biểu diễn các tính chất hóa lý của hệ.
 Ví dụ : Khí lý tƣởng PV = nRT →P = nRT/V
Dung dịch m = V.d
Trạng thái cân bằng: là trạng thái tƣơng ứng với hệ cân bằng 
khi các thông số trạng thái giống nhau ở mọi điểm của hệ và 
không thay đổi theo thời gian.
Trạng thái chuẩn:
9
Trạng thái chuẩn
 Chất phải tinh khiết và ở trạng thái liên hợp bền 
 Nếu là chất rắn phải ở dạng đa hình bền.
 Nếu là chất khí thì phải là khí lý tƣởng.
 Nếu là chất ở trong dung dịch thì C = 1 mol/lít.
 Áp suất chuẩn riêng phần là 101,325 kPa 
(tƣơng ứng 1 atm)
 Nhiệt độ chuẩn có thể là nhiệt độ bất kỳ
10
THÔNG SỐ TRẠNG THÁI
Thông số dung độ - là thông số tỷ lệ với 
lƣợng chất nhƣ : thể tích, khối lƣợng, năng 
lƣợng Có tính chất cộng.
Thông số cƣờng độ- không phụ thuộc lƣợng chất 
nhƣ : nhiệt độ, áp suất.
11
Các hàm nhiệt động
 Hàm nhiệt động là các hàm số đặc trưng cho các trạng thái và quá trình nhiệt 
động.
 Phân loại hàm nhiệt động
 Hàm trạng thái: chỉ phụ thuộc vào các thông số trạng thái của hệ chứ không 
phụ thuộc vào cách biến đổi hệ: P, V, T, U...
 Hàm quá trình: phụ thuộc cách biến đổi của hệ: A, Q...
12
Nhiệt và công là hai hình thức trao đổi năng 
lƣợng của hệ với môi trƣờng.
Nhiệt và công chỉ xuất hiện trong quá trình biến 
đổi trạng thái của hệ nên là hàm của quá trình, 
phụ thuộc vào cách tiến hành quá trình.
d. Quá trình
14
 là con đƣờng mà hệ chuyển từ trạng thái này sang 
trạng thái khác có sự biến đổi ít nhất một thông số 
trạng thái
QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH
Là qt có thể tiến hành theo hai chiều ngƣợc nhau, 
các trạng thái trung gian giống nhau, không gây nên
biến đổi gì trong hệ cũng nhƣ môi trƣờng.
QUÁ TRÌNH BẤT THUẬN NGHỊCH –
Là các qt không thoả mãn các điều kiện trên.
Quá trình có ma sát đều là qt bất thuận nghịch
Các qt tự xảy ra trong tự nhiên đều là qt bất thuận 
nghịch.
Quá trình đẳng tích V = 0
Quá trình đẳng áp P = 0
Quá trình đẳng nhiệt T = 0
Quá trình đoạn nhiệt – không trao đổi nhiệt, 
nhƣng có thể trao đổi công.
2. Các đại lƣợng nhiệt động
 Nội năng U
 Entanpi H
 Nhiệt dung C
17
Nội năng U
 Nội năng: dự trữ năng lƣợng của chất
U = E toàn phần – (động năng + thế năng).
 Đơn vị đo: J/mol, cal/mol
 Không thể xác định đƣợc U: U = U2 – U1
 Xác định U: Q = U + A = U + p V
Trong quá trình đẳng tích: V = 0
QV = U
18
Entanpi H
Q = U + p V
Trong quá trình đẳng áp: p = const
 U = U2 – U1
 V = V2 – V1
QP = (U2 – U1) + p(V2 – V1)
= (U2 + pV2) – (U1 + pV1)
= H2 – H1 QP = H
H = U + PV - entanpi - dự trữ E + khả năng sinh công tiềm ẩn 
của hệ
- hàm trạng thái
- Đơn vị đo: kJ/mol19
 Nhiệt dung C
 Nhiệt dung: lƣợng nhiệt cần dùng để nâng nhiệt độ của chất lên
thêm 10
 Nhiệt dung riêng - nhiệt dung của 1 mol chất
 Đơn vị đo: J/mol.K
dT
dQ
C
p
p dT
dQ
C VV 
Qp = H QV = U
Đối với các khí lý tƣởng: Cp – CV = R
dT
Hd
C p
dT
Ud
CV
20
II. PHƢƠNG TRÌNH NHIỆT HÓA HỌC
1) Nhiệt của các quá trình hóa học
2) Định luật Hess và hệ quả
3) Áp dụng định luật Hess
21
1. Nhiệt của các quá trình hóa học
a) Hiệu ứng nhiệt
b) Phƣơng trình nhiệt hóa học
c) Nhiệt tiêu chuẩn
d) Hiệu ứng nhiệt của các quá trình
22
a. Hiệu ứng nhiệt
 Hiệu ứng nhiệt: lƣợng nhiệt Q mà hệ thu vào/phát ra trong qúa 
trình hóa học
 Thông thƣờng pƣ diễn ra trong điều kiện đẳng áp: Qp = H
 Hiệu ứng nhiệt Q = U + p V = U nếu V = 0
Trong các phản ứng chỉ có chất lỏng và chất rắn tham gia
Trong các phản ứng có chất khí:
p V = RT n
 n = 0 H = U
 n 0 H U
pV = nRT
23
QUAN HỆ GiỮA ∆H VÀ ∆U
 H = U + P. V
 Phản ứng chỉ có chất rắn, chất lỏng
 V 0 nên H U 
 Phản ứng có chất khí 
P. V = n.R.T (xem khí là khí lý tƣởng)
 H = U + n.R.T 
 n =  (số mol khí)sp - (số mol khí)cđ
tính trong phƣơng trình phản ứng
24
Ví dụ:
Zn(r) + 2HCl(dd) = ZnCl2(dd) + H2(k), = -152.6kJ/mol
½ H2(k) + ½ Cl2(k) = HCl(k) = -92,8kJ/mol
C(gr) + H2O(k) = CO(k) + H2(k), = + 131,3 kJ/mol
0
298H 
0
298H 
0
298H 
0
298H 
Chú ý: hiệu ứng nhiệt tỷ lệ với lƣợng chất phản ứng và sản phẩm
H2(k) + Cl2(k) = 2HCl(k) = - 185,6kJ
25
b. Phƣơng trình nhiệt hóa học
 Quy ước: Phản ứng thu nhiệt có H > 0
Phản ứng tỏa nhiệt có H < 0
→ Trong điều kiện bình thƣờng, phản ứng tỏa nhiệt ( H < 0) là 
phản ứng có khả năng tự xảy ra 
 Phƣơng trình nhhiệt hóa học là phƣơng trình phản ứng hóa học 
thông thƣờng có ghi kèm hiệu ứng nhiệt của phản ứng và trạng thái 
tập hợp của các chất
26
c. Nhiệt tiêu chuẩn
 Lƣợng chất: 1 mol
 Áp suất: 1 atm Ký hiệu 
 (Nhiệt độ: 250C = 298K)
0
298H 
27
d. Hiệu ứng nhiệt của các quá trình
 Nhiệt tạo thành
 Nhiệt đốt cháy
 Nhiệt của các quá trình chuyển pha
 Nhiệt hòa tan
 Nhiệt phân ly
28
 Nhiệt tạo thành
hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất 
từ các đơn chất tƣơng ứng bền 
Ở điều kiện chuẩn: ký hiệu ( H0298)tt
Các đơn chất bền ở đk chuẩn nhƣ:
Cl2(k); H2(k); O2(k); N2(k); Br2(lỏng); I2(r); C(gr)
Tất cả đơn chất bền đều có nhiệt tạo thành bằng 0
( H0298 )tt của ion H
+.nH2O = 0
 Nhiệt tạo thành
Nhận x ...  Nhiệt hòa tan phụ thuộc nhiều vào lƣợng và bản chất 
dung môi.
H2SO4(ℓ) + H2O(ℓ) = H2SO4.H2O(dd) -28,05 kJ/mol
H2SO4(ℓ) + 100H2O(ℓ) = H2SO4.100H2O(dd) -73,32 kJ/mol 
H2SO4(ℓ) + 10
4H2O(ℓ) = H2SO4.10
4H2O(dd) -86,23 kJ/mol 
H2SO4(ℓ) + H 2O(ℓ) = H 2SO 4. H 2O(dd) -95,18 kJ/mol
 0298H
 0298H
 0298H
 0298H
33
Nhiệt phân ly
• Nhiệt phân ly: là hiệu ứng nhiệt của quá trình 
phân ly 1 mol chất thành các nguyên tử ở trạng 
thái khí
• Nhiệt phân ly của các chất thường dương và có giá 
trị lớn
34
2. Định luật Hess và các hệ quả
a. Định luật Hess: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học 
ở điều kiện đẳng áp hoặc đẳng tích chỉ phụ thuộc 
vào bản chất và trạng thái của các chất đầu và sản 
phẩm cuối chứ không phụ thuộc vào đường đi của 
quá trình, nghĩa là không phụ thuộc vào số lượng và 
đặc điểm của các chất giai đoạn trung gian.
→ có thể cộng hay trừ những phương trình nhiệt hóa như 
những phương trình đại số.
35
A B , H1 = HB -HA
 H1 = HB –Hc+Hc-HA
C H1 = H3 + H2
Trong cùng một điều kiện, hiệu ứng nhiệt của 
một phản ứng bằng tổng hiệu ứng nhiệt của 
các phản ứng trung gian.
 H1
 H2 H3
36
3H2 (k) + N2(k) = H2 (k) + N2H4(k) H
0
1 = 95,4 kJ
N2H4(k) + H2(k) = 2NH3(k) H
0
2= -187,6 kJ
3H2(k) + N2(k) = 2NH3 (k) H
0
3 = -92,2kJ
37
Ví dụ
2Al(r)+ 3/2O2(k) = Al2O3 (1) = -1676.0kJ/mol
S(r) + 3/2 O2(k) = SO3(k) (2) = -396,1kJ/mol
2Al(r) + 3S(r) + 6O2(k)= Al2(SO4)3 (r),(3) = -3442 kJ/mol
Al2O3 (r) + 3SO3(k) = Al2(SO4)3 (r), (4) = ?
1H 
2H 
3H 
4H 
38
b. Hệ quả
 Hệ quả 1
 Hệ quả 2 
 Hệ quả 3 (định luật Laviosier La Plase)
A → B ∆Hthuận
B → A ∆Hnghịch
 Hthuận = - Hnghịch
 Htt + Hpl = 0 → Ht = - Hpl
  ttcdttsppu HHH
  dcspdccdpu HHH
39
3. Áp dụng định luật Hess
a. Tính hiệu ứng nhiệt của các quá trình
 Áp dụng định luật Hess
 Áp dụng các hệ quả
b. Tính năng lƣợng liên kết
c. Tính năng lƣợng mạng tinh thể
40
Ví dụ 1: Áp dụng định luật Hess
 C(gr) + O2(k) = CO2(k) (1), = -393.5kJ/mol
 CO(k) + ½O2(k) = CO2(k) (2), = -283.0kJ/mol
C(gr) + ½ O2(k) = CO(k) (3), = ?
0
298H 
0
298H 
3H 
41
  ttcdttsppu HHH
  ttcdttsppu HHH
-∆H0tt (AB) - ∆H
0
tt(CD) ∆H0tt (AC) + ∆H
0
tt(BD)
∑∆H0tt (sp)-∑∆H
0
tt (cđ)
aA + bB = cC + dD ; H°pƣ
 H°pư= [c H°tt (C)+ d H°tt (D)] – [a H°tt (A)+ b H°tt (B)]42
Ví dụ 2: TÍNH ∆H THEO NHIỆT TẠO THÀNH
Phản ứng: CO(k ) + ½ O2(k)= CO2(k)
(kJ/mol): -110,52 -393,5 
-107,61 -389,80
=
=
tt
0
398H 
0
pu398H 
tt
0
298H 
0
pu298H 
43
CH4 (k) + 2 O2 (k) CO2 (k) + 2 H2O (l) 
 H° = ( H°tt CO2 + 2 H°tt H2O) - ( H°tt CH4 + 2 H°tt O2)
= (-394 + 2 x -286) – (-75 + 0)
= (-1066) – (-75)
= -891 kJ
Ví dụ 3: TÍNH ∆H THEO NHIỆT TẠO THÀNH
44
TÍNH ∆H THEO NHIỆT ĐỐT CHÁY 
  dcspdccdpu HHH
VD 4: 
C(gr) + ½ O2(k) = CO(k) H
0
298 = ?
C(gr) + O2 (k) = CO2(k) , ( H
0
298)đc = - 393.5 kJ/mol
CO(k) + ½O2 (k) = CO2(k), ( H
0
298)đc = - 283.0 kJ/mol
C(gr) + ½ O2(k) = CO(k) H
0
298 = ?
 H°pƣ =[a H°đc(A)+b H°đc(B) - [c H°đc (C)+d H°đc(D)] 
45
TÍNH ∆H THEO NĂNG LƢỢNG LIÊN KẾT
 Hpƣ = (Elk)cđ -(Elk)sp Hpƣ = (Elk)đứt -(Elk)tt
H-H(k) + Cl-Cl(k) → 2H-Cl(k)
2H(k)
ElkH2
+ 2Cl(k)
ElkCl2
-2ElkHCl
 H0298 = [Elk(H2 )+Elk(Cl2)] – [2Elk (HCl)]
Các chất trong phản ứng ở trạng thái khí
 H0298 = ?
46
b. Tính năng lƣợng liên kết.
Ví dụ: 2H(k) + O(k) = H2O(k), H
0 = -924.2kJ 
→ 
kJE OH 1.462
2
2.924
47
c. Tính năng lƣợng mạng tinh thể
NaCl (r) Na+(k) + Cl-(k)
Na(r) + 1/2Cl2(k)
Na (k) + Cl (k)
Um= ?????
-( H0298)tt NaCl ( H0298)th Na
1/2( H0298)pl Cl2
I1Na FCl
Um= -( H
0
298)tt NaCl + ( H
0
298)th Na+1/2 ( H
0
298)plCl2
+ I1 Na + FCl
48
 Chu trình Born - Haber
SÖÏ AÛNH HÖÔÛNG CUÛA NHIEÄT ÑOÄ ÑEÁN HIEÄU ÖÙNG NHIEÄT
49
ÑÒNH LUAÄT KIRCHOFF
Nhieät dung (C): Laø nhieät löôïng caàn thieát ñeå naâng
nhieät ñoä cuûa moät mol chaát leân 1K (hay 1
0
C)
C = Q/ T
 Ñôn vò cuûa nhieät dung : cal(J)/mol.ñoä
Khi V = const nhieät dung phaân töû ñaúng tích
 C
V
= U/ T
Khi p = const nhieät dung phaân töû ñaúng aùp
C
p
= H/ T
2
1
T
T
V dTCU
2
1
T
T
CpdTH
Ñònh luaät Kirchoff
50
 H
1
: Hieäu öùng nhieät ôû nhieät ñoä T
1
.
 H
2
: Hieäu öùng nhieät ôû nhieät ñoä T
2
.
 C
p
=  C
p
saûn phaåm -  C
p
taùc chaát (coù nhaân vôùi heä
soá tæ löôïng a, b, c, d).
2
1
12
T
T
p
dTCHH
 PBPAPDPCP bCaCdCcCC
dDcCbBaA
51
 Thöïc teá aùp duïng trong khoaûng nhieät ñoä nhoû:
 H
T
= H0
298 
+ C
p
(T-298)
52
 Ví duï: Xaùc ñònh hieäu öùng nhieät cuûa phaûn öùng sau ôû
398K:
CO (k) + ½ O
2
(k) = CO
2
(k)
 Cho H0
298
cuûa phaûn öùng laø -67.64 kcal/mol
 Nhieät dung phaân töû ñaúng aùp cuûa CO, O
2
vaø CO
2
laàn löôït laø
6.97, 7.05 vaø 8.06 cal/mol.ñoä.
 Ta coù:
 C
p
= 8.06 – 6.97 – 7.05/2 = -2.435 cal/mol.ñoä
 H
398
= -67.64– 2.435.10-3(398-298) =-67.8835 kcal/mol
Chương V.
THẾ ĐẲNG ÁP VÀ CHIỀU CỦA 
CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC 
Giảng viên: ThS. Nguyễn Minh Kha
53
I. ENTROPI
II. BIẾN THIÊN NĂNG LƢỢNG TỰ DO 
GIGGS, THƢỚC ĐO CHIỀU 
HƢỚNG CỦA CÁC QUÁ TRÌNH 
HOÁ HỌC
54
I. ENTROPI
1. Entropi – Thƣớc đo độ hỗn độn của một 
chất hay một hệ
2. Sự biến thiên entropi trong quá trình hóa 
học
55
QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ BẤT THUẬN NGHỊCH
 Tính chất của quá 
trình thuận nghịch:
Xảy ra với tốc độ vô 
cùng chậm.
Công hệ sinh ra là 
cực đại.
56
Các quá trình đƣợc xem gần nhƣ là quá trình thuận nghịch
Quá trình chuyển pha ở đúng điều kiện nhiệt độ và 
áp suất chuyển pha.
Quá trình tăng hay giảm nhiệt độ vô cùng chậm.
Quá trình dãn nở đẳng nhiệt vô cùng chậm của khí 
lý tƣởng.
Các phản ứng hoá học diễn ra ở rất gần với điều 
kiện cân bằng.
57
XÁC SUẤT NHIỆT ĐỘNG W
Xác suất nhiệt động W 
là số cách sắp xếp các phần tử trong hệ. 
W>>1
58
Xác suất nhiệt động W
Xác suất nhiệt động W là thƣớc đo độ hỗn loạn của hệ.
59
I. ENTROPI
 Quá trình khuyếch tán của các khí: tự diễn ra, H = 0
 Quá trình nóng chảy, bay hơi: tự diễn ra, H > 0
Nguyên lý I (định luật bảo toàn năng lƣợng): quá trình tự 
diễn ra khi H < 0. Tuy nhiên:
60
Tự phát
Không tự phát
Quá trình khuếch tán các khí tự diễn ra có H=0
Trong hệ cô lập, quá trình khuếch tán diễn ra theo 
chiều hƣớng làm tăng độ hỗn loạn của hệ
∆H=0
61
Quá trình nóng chảy, bay hơi tự diễn ra theo chiều 
hƣớng đi từ trạng thái có độ hỗn loạn thấp đến trạng thái 
có độ hỗn loạn cao có H >0
 H chƣa thể xem là đại lƣợng tiêu chuẩn để tiên đoán chiều 
và giới hạn quá trình.
H2O(l)=H2O(k) H2O(r)=H2O(l)
62
TQ
S 
 T
dQ
S
 T
dQ
S
Nguyên lý II nhiệt động học: “Nhiệt chỉ có thể truyền từ vật 
thể có nhiệt độ cao hơn sang vật thể có nhiệt độ thấp hơn ”. 
Quá trình truyền nhiệt là quá trình bất thuận nghịch.
• Quá trình truyền nhiệt (chuyển nhiệt năng thành các dạng năng lượng khác) 
không bao giờ đạt hiệu suất chuyển hóa 100% mà luôn có một phần nhiệt không 
thể chuyển hóa được, phần nhiệt này chỉ được dùng để truyền cho vật thể có 
nhiệt độ thấp hơn và làm cho vật thể này biến đổi entropy một lượng là ΔS, với:
Dấu “ = ” ứng với quá trình thuận nghịch: 
Dấu “ > ” ứng với quá trình bất thuận nghịch: 
• Nếu hệ là cô lập: Q = 0 => ΔS ≥ 0 . Nghĩa là đối với hệ cô lập, quá 
trình thuận nghịch không làm biến đổi entropy (ΔS = 0), còn quá 
trình bất thuận nghịch tự xảy ra làm tăng entropy (ΔS > 0).
63
Entropy
Entropy (S) là thƣớc đo độ hỗn loạn trạng thái của hệ.
HỆ THỨC BOLTZMANN
W
N
R
WkS
A
lnln 
K- hằng số Boltzmann
= 1.38 x 10-23 J/K
W- xác suất nhiệt động
S= RlnW (tính cho một mol chất)
Entropy là hàm trạng thái 
Entropy là thông số dung độ.
Đơn vị: J(cal)/mol.K
64
Ý nghĩa vật lý của Entropy
 Thước đo mức độ hỗn loạn (vô trật tự) của vật chất
 Thước đo xác suất trạng thái của hệ
 Entropy tiêu chuẩn:
Lƣợng chất 1 mol, nhiệt độ T (298), áp suất 1atm, đối với chất khí : khí lý 
tƣởng, đối với dung dịch: nồng độ = 1M
0
298S
65
Tính chất của entropy
Đối với cùng một chất: S(hơi) > S(lỏng) > S (rắn)
Ở cùng trạng thái vật lý, phân tử, hệ càng phức tạp thì S càng 
lớn
Đối với cùng một chất: T tăng làm tăng S, P tăng làm giảm S
S của chất vô định hình > S của chất ở dạng tinh thể 
66
Đối với cùng một chất thì ở các trạng thái rắn, lỏng, khí 
entropi có giá trị khác nhau và tăng dần. 
S(khí) > S(lỏng) > S(rắn)
So298 (J/K•mol)
H2O(lỏng) 69.91
H2O(khí) 188.8 
67
 Ví dụ : S0298(O) < S
0
298(O2) < S
0
298(O3)
S0298(NO) < S
0
298(NO2)
Hệ càng phức tạp, phân tử càng phức tạp 
thì entropy càng lớn.
68
Chất S298 (J/mol.K) Chất S298 (J/mol.K)
H2O(l) 69.9 NaCl(r) 72.3
H2O(k) 188.8 NaCl(aq) 115.5
I2(r) 116.7 Na2CO3(r) 136.0
I2(k) 260.6 CH4(k) 186.3
Na(r) 51.5 C2H6(k) 229.5
K(r) 64.7 C3H8(k) 269.9
Cs(r) 85.2 C4H10(k) 310.0
ENTROPY TIÊU CHUẨN Ở 298K
69
Nhiệt độ tăng làm tăng entropy, 
ngƣợc lại áp suất tăng làm giảm entropy
 S0298H2O (lỏng) < S
0
350H2O (lỏng)
 S400H2O (khí, 3 atm ) < S400H2O (khí, 1atm)
70
Các quá trình này 
làm tăng entropy 
( S > 0)
C(gr) + CO2(k) = 2CO (k) ; n=1>0 → V >0 → Spƣ >0
N2(k) + 3H2(k) = 2NH3(k); n= -2<0 → V<0 → Spƣ <0
Phản ứng hoá học
71
Ở không độ tuyệt đối (0K) mọi đơn chất cũng nhƣ mọi hợp 
chất ở dạng tinh thể hoàn hảo đều có entropy bằng không.
W=1 →S0=0
Biến thiên Entropy ( S0) trong các quá trình biến 
đổi các chất ở dạng tinh thể hoàn hảo đều bằng 
không ở 0K.
Ví dụ: ở 0K phản ứng C(gr)+O2(r) = CO2(r) S0=0
Định luật Nernst (nguyên lý III)
72
2. Sự biến thiên entropi trong các quá trình
  )cd(T)sp(T)pu(T SSS
• Các quá trình thuận nghịch: Tính trực tiếp từ NL II NĐH: 
T
Q
S 
• Các quá trình bất thuận nghịch: ΔS = S2 –S1
Áp dụng: Cho phản ứng tổng quát:
aA + bB +  = cC + dD + 
*Chú ý: nhân hệ số tỷ lượng
(chú ý dấu)
thaùiñaàuïnôûtraïngñoähoãnloa
thaùicuoáiïnôûtraïngñoähoãnloa
lnRSSS
ñC
73
mol/J6007H0nc 
VD: Tính ΔS của quá trình nóng chảy và đông đặc 1 
mol nƣớc ở 0oC, biết nhiệt nóng chảy của nƣớc đá là 
74
Ví dụ
C(gr) + CO2(k) = 2CO(k) Tính: 
5.74 213.68 197.54 (J/mol.K)
33.44 291.76 248.71 (J/mol.K)
1500
0
298, SS 
0
298S
0
1500S
75
Khi nhiệt độ tăng, ΔS của phản ứng thay đổi không đáng kể.
Do đó, nếu khoảng nhiệt độ thay đổi không quá lớn, một cách
gần đúng, có thể sử dụng trực tiếp entropi tiêu chuẩn của
các chất : ΔS0T ≈ ΔS
0
298
76
12
12 ln
W
W
RSSS 
2
1
1
2 lnln
p
p
R
V
V
RS 
 Các quá trình dãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch của khí lý tưởng: 
2. Sự biến thiên entropi trong các quá trình
VD: Tính ΔS của quá trình dãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch 5 mol khí Ar ở 250C từ áp
suất 10 atm đến 1 atm. 
=> 
77
Sự phụ thuộc của S vào nhiệt độ
 QT đẳng tích V= const 
 QT đẳng áp P = const
Ta có
Với khoảng nhiệt độ nhỏ, xem như Cp ko phụ thuộc nhiệt độ
 Tương tự với quá trình đẳng tích:
T
U
T
Q
S
V
T
H
T
Q
S P
1
2ln
T
T
CS P 
2
1
2
1
2
1
ln
T
T
p
T
T
p
T
T
pp
TdC
T
dT
C
T
dQ
S
dTCdHQ
1
2ln
T
T
CS V 
 constCP
78
2
1
12
T
T
PTT
TlndCSS 
2
1
12
T
T
PTT
TlndCSS
II. BIẾN THIÊN NĂNG LƢỢNG TỰ DO GIBBS, THƢỚC ĐO CHIỀU 
HƢỚNG CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC
1. Các yếu tố entanpi, entropi và chiều hƣớng diễn ra của 
các quá trình hóa học
2. Biến thiên năng lƣợng tự do Gibbs và chiều diễn ra của 
một quá trình hóa học
3. Tác động của nhiệt độ lên chiều hƣớng diễn ra của các 
quá trình hóa học
4. Biến thiên năng lƣợng tự do chuẩn của chất và của quá 
trình hóa học
79
1. Các yếu tố H, S và chiều diễn ra của các qt hóa học
Có 2 yếu tố tác động lên chiều diễn ra các quá trình: H, 
 S
 Trong điều kiện bình thƣờng quá trình tự diễn ra khi 
 H < 0
 Trong hệ cô lập, quá trình tự diễn ra khi S > 0.
Chúng tác động đồng thời lên hệ, nhƣng ngƣợc nhau.
80
 H < 0: nguyên tử phân tử n độ hỗn loạn S < 0
 S > 0 khi hệ +E để phá vỡ các lk H > 0
 Chiều hướng của quá trình sẽ được quyết định bởi yếu tố nào 
chiếm ưu thế hơn. 
Đặt G(H,S) : G = H – TS
G - Thế đẳng nhiệt đẳng áp, năng lượng tự do Gibbs
 Biến thiên thế đẳng áp
 G = H - T S pt cơ bản của nhiệt động
Đơn vị đo: kJ/mol
81
2. Biến thiên năng lƣợng tự do và chiều diễn ra
của các quá trình hóa học
 G < 0: qt tự xảy ra; pƣ xảy ra theo chiều thuận
 G > 0: qt không tự xảy ra; pƣ xảy ra theo chiều nghịch
 G = 0: quá trình đạt trạng thái cân bằng
82
3. Tác động của các yếu tố lên chiều hƣớng diễn 
ra của các quá trình hóa học
 H S G Khả năng phản ứng
- + - Tự xảy ra ở mọi T
+ - + Không tự xảy ra ở mọi T
- - +/- Tự xảy ra ở T thấp
+ + +/- Tự xảy ra ở T cao
Khi T, p = const phản ứng sẽ tự xảy ra khi:
0 STHG
83
4. Biến thiên năng lƣợng tự do chuẩn 
của chất và của quá trình hóa học
a. Biến thiên năng lƣợng tự do chuẩn của 
chất
b. Biến thiên năng lƣợng tự do chuẩn của 
các quá trình hóa học
c. Thế đẳng áp tiêu chuẩn và chiều diễn ra 
của các quá trình hóa học
84
a. Biến thiên năng lƣợng tự do chuẩn của chất
Lượng chất: 1 mol
Áp suất: 1 atm Ký hiệu 
Các chất ở dạng định hình bền
Đơn vị đo: kJ/mol
0
298G 
85
Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn ( G0298)tt
 là biến thiên thế đẳng áp của phản ứng tạo
thành 1 mol chất.
Qui ƣớc: Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn
( G0298)tt của các đơn chất bền đƣợc bằng 0
b. G0 của các quá trình hóa học
 Theo định luật Hess:
 Theo phƣơng trình: G0 = H0 - T S0
 Theo hằng số cân bằng: G0 = -RTlnK 
 Theo sức điện động của nguyên tố Ganvanic: 
 G0 = -nFE0
  0 )cd(tt,T0 )sp(tt,T0T GGG
86
Ví dụ
CaCO3(r) = CaO(r) + CO2(k) ?
-1205.93 -634.94 -392.92
92.63 39.71 213.31
0
1500
0
298 , GG 
)/(0298 molkJH tt 
)./(0298 KmolJS
87
c. Thế đẳng áp tiêu chuẩn và chiều diễn ra 
của các quá trình hóa học
Trên thực tế:
 G0 < – 40 kJ G < 0 phản ứng xảy ra hoàn
toàn theo chiều thuận
 G0 > + 40 kJ G > 0 phản ứng xảy ra hoàn
toàn theo chiều nghịch
 – 40 kJ < G0 < + 40 kJ G 0 phản ứng là thuận nghịch

b
B
a
A
d
D
c
C0
pp
pp
lnRTGG
kJ40
pp
pp
lnRTkJ40
b
B
a
A
d
D
c
C 

88