Методические указания и контрольные задания по физической и коллоидной химии. Балдынова Ф.П - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

21 22
Уравнение (I-26) называется
уравнением изотермы
химической реакции Вант-Гоффа.
Это соотношение позво-
ляет определить изменение свободной энергии, сопровож-
дающее реакцию (
∆G
0
Т
является постоянной величиной и
для стандартного состояния). Константа равновесия К
p
свя-
зана с изменением стандартной энергии Гиббса выражени-
ем:
∆G˚= -R T lnK
p
(1-27)
Из уравнения (1-27) выразим К
р
:
RT
H
R
S
RT
STH
RT
G
p
eeeeK
0000
∆−∆∆−∆∆−
⋅===
ο
(1-27a)
При малых значениях Т, основную роль играет е
-∆Н/ RT
. При
больших значениях Т- величина е
∆S/R
.
Если ∆G˚<0, реакция самопроизвольна. Можно, счи-
тать, что при К
P
>10
5
реакция идет практически на 98-99%
при К
Р
<10
-5
- реакция практически не идет. Таким образом,
по величине константы можно судить о степени протекания
реакции.
Зависимость константы равновесия от температуры
выражается уравнением изобары химической реакции Вант
- Гоффа:
∂ lnK
p
/∂T = ∆H/RT² (1-28)
– уравнение изобары для изобарного процесса. Для изохор-
ного процесса эта зависимость выражается уравнением изо-
хоры химической реакции Вант – Гоффа:
∂lnK
c
/∂T = ∆H/RT² (1-29)
В интегральной форме уравнению (I-28) можно при-
дать вид:
ln(K
p2
/K
p1
)
= ∆H/RT² (T
2
-T
1
)
На основании уравнения изобары (изохоры) можно,
зная константу равновесия при двух температурах, опреде-
лить тепловой эффект реакции.
Уравнение изобары (изохоры) является математиче-
ским выражением принципа Ле-Шателье. Это уравнение
показывает, что повышение температуры смещает равнове-
сие в сторону эндотермических реакций, (реакция идет с
поглощением тепла): ∆H > 0 и dT > 0 dlnK
p
> 0. При экзо-
термических реакциях с увеличением температуры констан-
та падает, реакция смещается в противоположном направ-
лении: при ∆H < 0 и dT < 0 dlnK
p
< 0.
Влияние концентрации, общего давления (для систе-
мы газов) на химическое равновесие, также подчиняется
правилу Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в рав-
новесии, воздействовать извне, течение которого ослабляет
влияние воздействия.
Химическая система является
гомогенной (однофаз-
ной), если она физически однородна (например, смесь газов
в воздухе). Если система состоит более чем из одной фазы,
то она называется
гетерогенной (например, лед вместе с во-
дой).
Фаза (ф) это гомогенная часть гетерогенной системы,
ограниченная границей раздела и обладающая одинаковым
химическим составом и термодинамическими свойствами
(например, лед, жидкая вода, пар – здесь одновременно су-
ществует три фазы – твердая, жидкая и газообразная).
Системы могут быть однокомпонентными или много-
компонентными. Число компонентов (К) определяется ми-
нимальным количеством веществ, необходимых для обра-
зования системы, например, в системе H
2
+I
2
=2HI два ком-
понента.
Для гетерогенных систем важным понятием является
число степеней свободы (С) или вариантность. Степень
свободы
– это число термодинамических параметров со-
стояния (р, Т, концентрация), которые можно изменить, и
при этом не изменится число сосуществующих в системе
фаз, находящихся в состоянии равновесия.
Правило фаз Гиббса позволяет определить число сте-
пеней свободы:
C=К-Ф+2 (1-30) 
      Уравнение (I-26) называется уравнением изотермы                             показывает, что повышение температуры смещает равнове-
химической реакции Вант-Гоффа. Это соотношение позво-                             сие в сторону эндотермических реакций, (реакция идет с
ляет определить изменение свободной энергии, сопровож-                            поглощением тепла): ∆H > 0 и dT > 0 dlnKp > 0. При экзо-
дающее реакцию (∆G0Т является постоянной величиной и                              термических реакциях с увеличением температуры констан-
для стандартного состояния). Константа равновесия Кp свя-                         та падает, реакция смещается в противоположном направ-
зана с изменением стандартной энергии Гиббса выражени-                            лении: при ∆H < 0 и dT < 0 dlnKp < 0.
ем:                                                                                     Влияние концентрации, общего давления (для систе-
                   ∆G˚= -R T lnKp                  (1-27)                         мы газов) на химическое равновесие, также подчиняется
      Из уравнения (1-27) выразим Кр:                                             правилу Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в рав-
            − ∆G ο        ∆H 0 −T∆S 0        ∆S 0        − ∆H 0                   новесии, воздействовать извне, течение которого ослабляет
   Kp = e    RT
                     =e       RT
                                        =e    R
                                                    ⋅e     RT                     влияние воздействия.
                                                                       (1-27a)          Химическая система является гомогенной (однофаз-
                                                                  -∆Н/ RT
При малых значениях Т, основную роль играет е      . При                          ной), если она физически однородна (например, смесь газов
                                  ∆S/R
больших значениях Т- величина е .                                                 в воздухе). Если система состоит более чем из одной фазы,
      Если ∆G˚<0, реакция самопроизвольна. Можно, счи-                            то она называется гетерогенной (например, лед вместе с во-
тать, что при КP>105 реакция идет практически на 98-99%                           дой). Фаза (ф) это гомогенная часть гетерогенной системы,
при КР<10-5 - реакция практически не идет. Таким образом,                         ограниченная границей раздела и обладающая одинаковым
по величине константы можно судить о степени протекания                           химическим составом и термодинамическими свойствами
реакции.                                                                          (например, лед, жидкая вода, пар – здесь одновременно су-
      Зависимость константы равновесия от температуры                             ществует три фазы – твердая, жидкая и газообразная).
выражается уравнением изобары химической реакции Вант                                   Системы могут быть однокомпонентными или много-
- Гоффа:                                                                          компонентными. Число компонентов (К) определяется ми-
                   ∂ lnKp/∂T = ∆H/RT²              (1-28)                         нимальным количеством веществ, необходимых для обра-
– уравнение изобары для изобарного процесса. Для изохор-                          зования системы, например, в системе H2+I2=2HI два ком-
ного процесса эта зависимость выражается уравнением изо-                          понента.
хоры химической реакции Вант – Гоффа:                                                   Для гетерогенных систем важным понятием является
                   ∂lnKc/∂T = ∆H/RT²               (1-29)                         число степеней свободы (С) или вариантность. Степень
      В интегральной форме уравнению (I-28) можно при-                            свободы – это число термодинамических параметров со-
дать вид:                                                                         стояния (р, Т, концентрация), которые можно изменить, и
               ln(Kp2/Kp1) = ∆H/RT² (T2-T1 )                                      при этом не изменится число сосуществующих в системе
      На основании уравнения изобары (изохоры) можно,                             фаз, находящихся в состоянии равновесия.
зная константу равновесия при двух температурах, опреде-                                Правило фаз Гиббса позволяет определить число сте-
лить тепловой эффект реакции.                                                     пеней свободы:
      Уравнение изобары (изохоры) является математиче-                                             C=К-Ф+2                             (1-30)
ским выражением принципа Ле-Шателье. Это уравнение
                                                                             21   22

Страницы