Вывод уравнения изобары и изохоры химической реакции
Нормальное (стандартное) химическое сродство
Уравнение изотермы химической реакции Вант-Гоффа
Уравнение изотермы позволяет рассчитывать ΔG (P,T =const), ΔF (V,T =const), в ходе протекания химической реакции
Уравнение изотермы имеет следующее математическое выражение:
- это парциальное давление газа i-го компонента в исходной смеси
Обозначим отношение парциальных давлений веществ в исходном состоянии через П:
При этом Кр представляет отношение парциальных давлений веществ в равновесном состоянии:
Величина и знак ΔG определяются соотношением П и Кр
1) Если П = Кр → ΔG = 0 – состояние равновесия,
2) Если П < Кр → ΔG < 0 – процесс протекает слева направо в прямом направлении
3) Если П > Кр → ΔG > 0 – процесс протекает справа налево в обратном направлении
Практическое значение изотермы:
Позволяет определить, в каком направлении протекает процесс.
Для изохорно-изотермических условий математическое выражение изотермы принимает следующий вид:
V, Т = const aA + bB → cC + dD
где - концентрация веществ в исходный момент времени (исходном состоянии). Константа равновесия Кс характеризует равновесное состояние системы:
где – равновесные концентрации веществ
Нормальное (стандартное) химическое сродство (для изобарно-изотермических условий) - это изменение изобарно-изотермического потенциала, когда все неравновесные парциальные давления реагирующих веществ равны стандартному давлению.
П = 1 ; ln П = 0 ; ΔG = RT (ln П – ln Kp)
1) Если Δ << 0 процесс возможен не только в стандартных условиях, но и при любом соотношении реагирующих веществ
2) Если Δ >> 0 процесс не возможен не только в стандартных условиях, но и при любом соотношении реагирующих веществ
3) Если Δ имеет небольшое положительное или отрицательное значение, то изменяя соотношения реагирующих веществ можно изменить направление протекания реакции и для точности выводов нужно рассчитать Δ G
Для изохорно-изотермических условий,V,T = const, математическое выражение нормального (стандартного) химического сродства имеет следующий вид
,
где .
Уравнение Гибса – Гельмгольца:
(1)
Уравнение химического сродства:
(2)
Продифференцируем уравнение (2)
(3)
Уравнения (2) и (3) подставляем в уравнение (1)
Уравнение изобары имеет следующий вид:
При повышении температуры может увеличиваться либо уменьшаться, что определяется знаком теплового эффекта данной реакции
1) Если реакция протекает с эндоэффектом , то
Это означает, что с увеличением температуры величина Кр возрастает
2) Если реакция протекает с экзоэффектом , то
Это означает, что с увеличением температуры величина Кр уменьшается