Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Хімічні потенціали

Читайте также:
  1. Біохімічні процеси під час дозрівання сирів
  2. Біохімічні та фізико-хімічні процеси при обробці згустку, постановці сирного зерна та формуванні сирної маси

 

У хімічних реакціях відбувається зміна складу і маси речовин, що веде до зміни внутрішньої енергії системи

 

, (6.68)

 

де — зміна внутрішньої енергії системи;

— хімічний потенціал чи парціальна молекулярна вільна

енергія;

dn — зміна маси речовини внаслідок хімічної реакції, яка

визначається зміною кількості молей взаємодіючих

речовин.

 

Для ізохорно-ізотермічного процесу (T=const, V=const)

 

, (6.69)

 

, (6.70)

 

, (6.71)

 

. (6.72)

 

Для ізобарного процесу (T=const, р=const)

 

. (6.73)

 

З останніх двох виразів слідує, що хімічний потенціал визначається змінами ізотермічних потенціалів F і G (ізохорного та ізобарного ).

Хімічний потенціал ( ) не залежить від умов, при яких встановлюється хімічна рівновага і дозволяє судити про властивості рівноважної системи.

В залежності від виду середовища розрізняють ряд наступних випадків.

Газоподібне середовище. У випадку ідеального газу хімічний потенціал визначається

 

, (6.74)

 

де — хімічний потенціал даного компонента при тиску

р=1 атм;

р — дійсний тиск.

 

Для реального газу

 

, (6.75)

 

, (6.76)

 

де f — летучість;

p — дійсний тиск при даних умовах;

— тиск, який би мав ідеальний газ в даних умовах реакції.

 

Рідке середовище. У даному випадку розрізняють розчини: нескінченно розведені, доскональні і реальні.

 

Нескінченно розведені розчини, ті у яких мольна доля розчинника наближається до одиниці, а мольна доля розчиненої речовини до нуля. В таких розчинах молекули розчиненої речовини відокремлені одна від одної молекулами розчинника, а тому вони не взаємодіють між собою. В цьому випадку нескінченно розведені розчини ототожнюються з ідеальним газом

 

, (6.77)

 

де N — молярна доля розчинника в розчині;

— хімічний потенціал чистого розчинника.

 

Формула (6.77) справедлива і для доскональних розчинів (DV=0, DH=0).

Для реальних розчинів ( , )

 

, (6.78)

 

де a — активність.

 

, (6.79)

 

де — коефіцієнт активності.

 

Для ідеальних розчинів =1.

 

6.9 Хімічна рівновага

 

Під хімічною рівновагою розуміють такий стан системи, який не змінюється в часі при даних зовнішніх умовах і характеризується мінімальними значеннями ізотермічних потенціалів. В залежності від стану середовища розглядається декілька випадків.

 

6.9.1 Гомогенне середовище

 

Є хімічна реакція

 

. (6.80)

 

Хай для цієї реакції V1 — швидкість реакції, яка рухається зліва направо, а V2 — швидкість реакції, яка рухаються з право наліво. Реакція зі швидкістю V1 іде з додатним тепловим ефектом.

По мірі наближення до стану рівноваги швидкості V1 та V2 вирівнюються і в стані рівноваги дорівнюють одна одній. При постійній температурі (T=const), згідно закону діючих мас, швидкості реакцій V1 та V2 визначаються як добуток відповідних концентрацій реагуючих мас

, (6.81)

 

де K1, K2 — константи швидкостей реакції;

, , , — концентрації речовин, виражені в

моль×літр-1.

 

Тоді

, (6.82)

 

де Kс — константа рівноваги.

 

В стані рівноваги відношення добутку концентрацій кінцевих продуктів до добутку концентрацій початкових продуктів є величина постійна.



Для газоподібних речовин, які підкоряються закону ідеальних газів

, (6.83)

 

де , , , — парціальний тиск відповідних газоподіб-

них речовин, aтм.

 

Між Kp і Kс існує зв’язок

 

, (6.84)

 

де — зміна кількості молей реагуючих речовин

 

. (6.85)

 

Формули (6.82) та (6.83) справедливі лише для ідеальних газів та розчинів. Для реального газу і розчину закон діючих мас теж справедливий, але замість парціальних тисків та концентрацій використовуються летучості та активності. Константи рівноваги визначаються як Kf та Ka.

 

6.9.2 Гетерогенне середовище

 

Гетерогенне середовище — середовище, в якому крім газоподібної фази можуть бути ще тверда чи рідка.

Якщо в гетерогенному середовищі присутня газоподібна фаза, то константа рівноваги визначається парціальним тиском газоподібної фази. Наприклад, в зварювальній ванні іде реакція

 

, (6.86)

 

де CaCO3— тверда фаза;

CaO — тверда фаза;

CO2— газоподібна фаза.

 

Константа рівноваги для реакції (6.86) визначається за формулою (6.87)

 

. (6.87)

 

В присутності рідкої фази потребується визначення відповідних швидкостей реакції, визначення яких дуже утруднено.

 


Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 165 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Приклади інших способів зварювання. | Перший закон термодинаміки | Термодинамічні процеси | Обчислення теплового ефекту | Рівноваги | Елементи електрохімії | Основи теорії теплопровідності | Розрахунок нагріву метала дугою | Вплив теплоємності. | Нагрів та розплавлення основного метала |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Обчислення теплоємності| Хімічна спорідненість

mybiblioteka.su - 2015-2017 год. (0.087 сек.)