Энтропия D2 , CH3D и HD

Химия Физическая химия
1

Screenshot_2022_0505_165433
Screenshot_2022_0505_1654331079×192 16.4 KB

Где можно узнать про их энтропию?

2 лайка
2

Для решения этой задачи надо знать только формулу для расчета энтропии по Больцманну, S_{m} = R\ln W. Здесь W, как известно, является числом микросостояний.
Обратим внимание на реагенты и продукты:

\ce{CH4} (W=1),\quad\ce{D2}(W=1),\quad\ce{CH3D}(W=4),\quad\ce{HD}(W=2)

Поскольку энтропия - функция состояния, изменение энтропии протекающей реакции можно записать как :

\Delta S = \sum S_\text{products} - \sum S_\text{reagents} = R\ln(4) + R\ln(2) - R\ln(1) -R\ln(1)
\Delta S = R\ln(8) = 17.29\space\frac{Дж}{моль \cdot К}
3 лайка
3

Огромное спасибо

4

А как понять сколько W у каждого соединения?

5

Сколькими способами можно разместить дейтерий в \ce{CH3D} ?

6

Не знаю даже

7

Но судя что вы написали сверху наверное четырьмя способами

8

Да. Представь такую ситуацию, когда тебе надо просто заместить один атом водорода в \ce{CH4} на один атом дейтерия. Ты можешь сделать это 4 способами, потому что у метана имеются 4 атома водорода

3 лайка
9

Аа все понял , огромное спасибо

10

А как у вас вышло 8W если 4W+2W-1W-1W=4W?

11

Вспомни свойство логарифма ln(2) + ln(2) =ln(2 \cdot 2)

1 лайк
12

А как это связано с задачей?

1 лайк
13

изображение
изображение868×273 20.9 KB

1 лайк
14

Аа все , я тупанул просто , огромное спасибо вам

2 лайка
15

школьный учебник комбинаторики в помощь

2 лайка
16

Здравствуйте! Я надеюсь, что не сильно вас беспокою. Кол-во термодинамических состояний равно кол-ву размещений в данной молекуле? Если бы я рассматривал реакцию: CH4 + 2D2 = CH2D2 + 2HD, то: W(CH4) = 1; W(D2)=1; W(CH2D2)=12 ; W(HD)=2
Если вам не трудно, то попрошу вас дать подробное разъяснение, ибо я не могу сообразить что происходит. Связи С-H равноценны же, тогда порядок не имеет значения, т.е W (CH2D2) = 6. Надеюсь на скорейший ответ!

1 лайк
17

Здравствуйте, Валерий!

В какой-то степени[1] да. Энтропия пропорциональна общему количеству возможных микросостояний W. Разобьем все доступное пространство на мельчайшие кубики так, чтобы в каждый кубик помещалось не больше одной молекулы. Тогда если у нас в системе два типа молекул, А и В, имеющие X и Y возможных размещений и представленных в количестве U и V, то W = X^U Y^V.

У \ce{CH2D2} действительно 6 размещений:

Artboard Copy 5

Но в случае реакции с образованием \ce{CH2D2} у нас образуется две молекулы \ce{HD}, а не одна.

  1. в буквальном смысле ↩︎

4 лайка
18

Благодарю за ответ!

19

А почему я не могу сказать, что это количество сочетаний D в молекуле CH2D2? Тогда я получу 4 факториал/ 2 факториал = 6.

20

Ну кто ж вам запретит) Нужные количества действительно совпадают с сочетаниями в этой задаче[1], но является ли это более общим правилом не могу – просто потому что не могу сразу придумать почему не может существовать ни одного контрпримера.

  1. только там два раза делить на 2!, 4!/2!2!=6 ↩︎

2 лайка