Энтропийное взаимодейстаие в химическом понимании

Мардашев Ю.С.

В научной литературе используется несколько понятий энтропии: энтропия Клаузиса[1] и Больцмана[1,2], энтропия Колмогорова[3,4], энтропия Панченкова[5]. Особенностью энтропии является то, что она является расчетным параметром. Лишь недавно была показана возможность оценивать процесс передачи энтропии с помощью такого усредненного параметра как ионная сила [6]. В учебной литературе доминирует трактовка Клаузиса [1,7], в которой роль энтропии сводиться к трансформации энергии в тепло ( диссипация. деструктивная мера). В последнее время намечается тенденция учитывать также конструктивную роль энтропии [8-10]. В настоящем сообщении рассматривается возможность оценки конструктивных возможностей энтропии в двух аспектах: (1) низкоэнтропийные вещества как рабочий источник, (2) энтропийная оценка нехимических взаимодействий.

В справочниках[11] приведены значения энтропий атомов и молекул, которые можно использовать для оценки энтропий химических связей, учитывая аддитивных энтропийных свойств. Значения энтропий связей легко определяется по схеме:

A + B = AB

Sab – Sa – Sb = S_связи

Известно [2], что наибольший вклад в энтропию дает поступательная составляющая, которая в процессе диссоциации приводит к росту энтропии. В этом смысле низкоэнтропийными молекулами являются циклогексан и циклобутан, которые распадаясь, например, на 2, соответсвтенно, 3 молекулы этилена дают заметный рост энтропии : 177 и 368 кДж/K. Циклогексан также может служить источником энтропии за счет дегидрирования на бензол и водород, имеет место рост энтропии на 360 Дж/моль*K, но при этом бензол сохраняется как резервуар для водорода (легко гидрируется при низких температурах). Поток энтропии при распаде органических молекул требует подогрева, что задерживает широкое практическое использование данного подхода.

Что касается энтропийной оценки невалентных взаимодействий метильных групп в различных ксилолах, то она легко может быть осуществлена по аддитивной схеме;

невалентные взаимодействия CH₃…. CH₃

Sтолуола-Sбезола=Sмет(своб)

Sп-ксил.-Sбенз=2Sмет

из энтропий ксилолов, следует вычесть энтропию бензольного ядра. В этом случае средняя энтропия невалентного взаимодействии метильных групп составляют более 83 кДж/моль*K (у мета изомера 88,5 кДж/моль*K). Энтропийно это означает, что имеет место инертость метильных групп метаизомера,их не так легко активировать. По нашему мнению расширение энтропийного мышления полезно, ибо окружающий мир вероятностен[12].В данном случае геометрия молекул известна,несложно на плоскости чертежа получить длину связи валентно не взаимодействующих групп в единицах длины связи бензольного кольца.

Промерив расстояние между частицами можно впервые записать функцию S(r),что позволит оценить энтропийный потенциал для определенного вида частиц.

Поскольку энтропия по формуле Саккура-Тетроде зависит от массы можно вывести формулу зависимости энтропии от расстояния,используя знание массы планет.Разумеется это выходит за рамки химии.

В литературе описаны: энтропия Клаузиса, энтропия Больцмана, энтропия Колмогорова, энтропия Синая, энтропия Панченкова, энтропия Реньи, энтропия Бартини.

Литература

[1]Горшков В.И., Кузнецов И.А., Основы физической химии, М., изд. БИНОМ, Лаборатория знаний, 2006, 407с.

[2]Ягодовский В.Д. Статистическая термодинамика в физической химии, М., БИНОМ, Лаборатория знаний, 2005, 495с.

[3]Sean Devine, Entropy, v.11, 2009, p.85-110.

[4] Стрижак П.Е., ЖФХ, т.66, 1992г, стр.1471

[5]Панченков А.Н., Энтропийная механика, Йошкар-Ола, изд. ГУП, «МПИК», 2005, 576с.

[6]Мардашев Ю.С., Махоткин А.Ю., Камкин Н.Н., тезисы Всеросийская кнференция по физической химии и нанотехнологиям «НИФХИ-90», М., ноябрь 2008г., стрю231.

[7]Стронберг А.Г., Семченко Д.П., Физическая химия, М. Высшая школа, 2003, 527с.

[8]Пригожин И., Кондепуди Д., Современная термодинамика, М., Мир, 2002, 461с.

[9]Структурная самоорганизация в растворах и на границе раздела фаз, сб. под ред. А.Ю. Цивадзе, М.:, издательство ЛКИ, 2008, 544с.

[10]Белащенко Д.К., Смолухина Ю.В., ЖФХ, т. 74, (2000), стр.818

[11]Краткий справочник физико-химических величин, под ред. Равделя А.А. и Пономарева А.М., Спб: Специальная литература, 1998, 232 с.

[12]Пригожин И.Р., Конец определенности время хиос и Новые Законы Природы, Ижевск: НИЦ «регулярная и хаотическая динамика», 2001, 208с.

[13] Роберт Орос ди Бартини ,«Мир Бартини»,сборник статей по физике и философии,М.,»Самообразование»,2009,224с.

[14]Башкиров А.Г.,Витязев А.В.,ДАН,2007,т.412,стр.476