ВУЗ:
Рубрика:
0lnln2
020
=−−+
BBAA
pRTpRT
µµ
,
и после несложного преобразования получим выражение
(
)
002
2/ln
BABA
ppRT
µµ
−=−
, (5)
в котором комбинация давлений газов в равновесной системе, стоящая в
скобках, соответствует константе равновесия
BAp
ppK /
2
=
. (6)
Подставляя (6) в (5), получим выражение
000
2ln GGGKRT
rBAp
∆=−=−
, (7)
являющееся условием химического равновесия. В нем скрыта
размерность константы равновесия, которая связана с выбором стандартного
состояния. Согласно [2] более корректно следует записать
(
)
00
/ln
ppr
KKRTG −=∆
, (8)
причем в стандартном состоянии K
0
p
в скобке равно единице в размерности
этого состояния в соответствующей степени. Например, для газов в качестве
стандартного состояния в большинстве случаев используют 1 атм, так что в
рассматриваемом равновесии K
p
и K
0
p
выражены в атм.
Изменение термодинамического потенциала, в свою очередь, связано с
изменениями энтальпии и энтропии в реакции соотношением:
000
STHG
rrr
∆−∆=∆
. (9)
Величина каждой из составляющих его функций зависит от температуры
согласно приближенным уравнениям:
TcHH
prrTr
∆∆+∆=∆
0
298
0
, (10)
TcSS
prrTr
ln
0
298
0
∆∆+∆=∆
, (11)
в которых ∆
r
c
p
представляет собой разность теплоёмкостей продуктов и
исходных веществ, а приращение Т и lnТ отсчитываются от стандартной
температуры 298,15 К. Для относительно узких температурных интервалов
этими зависимостями можно пренебречь, что приводит к окончательным
соотношениям:
0
298
0
298
0
STHG
rrTr
∆−∆=∆
, (12)
0
298
0
298
0
ln STHGKRT
rrTrp
∆+∆−=∆−=
, (13)
которыми предлагается пользоваться в дальнейших расчетах. Более строгую,
чем уравнение (13), температурную зависимость константы равновесия можно
получить с учетом зависимости ∆
r
c
p
(Т) и интегрирования уравнений для ∆
r
H
0
T
и
∆
r
S
0
T
[2, 3].
В практически более удобной записи выражения (6) для константы
равновесия реакции (1) в форме (1а) используют степень диссоциации α.
Предположим, что в замкнутую систему объемом V
0
введено n
0
молей газа А,
так что суммарная концентрация обоих газов, выраженная в молях А и незави-
сящая от Т, составляет
000
/VnC =
, (14)
2µ A0 + RT ln p A2 − µ B0 − RT ln p B = 0 , и после несложного преобразования получим выражение ( ) − RT ln p A2 / p B = 2µ A0 − µ B0 , (5) в котором комбинация давлений газов в равновесной системе, стоящая в скобках, соответствует константе равновесия K p = p A2 / p B . (6) Подставляя (6) в (5), получим выражение − RT ln K p = 2G A0 − GB0 = ∆ r G 0 , (7) являющееся условием химического равновесия. В нем скрыта размерность константы равновесия, которая связана с выбором стандартного состояния. Согласно [2] более корректно следует записать ( ) ∆ r G 0 = − RT ln K p / K p0 , (8) причем в стандартном состоянии K0p в скобке равно единице в размерности этого состояния в соответствующей степени. Например, для газов в качестве стандартного состояния в большинстве случаев используют 1 атм, так что в рассматриваемом равновесии Kp и K0p выражены в атм. Изменение термодинамического потенциала, в свою очередь, связано с изменениями энтальпии и энтропии в реакции соотношением: ∆ r G 0 = ∆ r H 0 − T∆ r S 0 . (9) Величина каждой из составляющих его функций зависит от температуры согласно приближенным уравнениям: ∆ r H T0 = ∆ r H 298 0 + ∆ r c p ∆T , (10) ∆ r ST0 = ∆ r S 298 0 + ∆ r c p ∆ ln T , (11) в которых ∆rcp представляет собой разность теплоёмкостей продуктов и исходных веществ, а приращение Т и lnТ отсчитываются от стандартной температуры 298,15 К. Для относительно узких температурных интервалов этими зависимостями можно пренебречь, что приводит к окончательным соотношениям: ∆ r GT0 = ∆ r H 298 0 − T∆ r S 298 0 , (12) RT ln K p = −∆ r GT0 = −∆ r H 298 0 + T∆ r S 298 0 , (13) которыми предлагается пользоваться в дальнейших расчетах. Более строгую, чем уравнение (13), температурную зависимость константы равновесия можно получить с учетом зависимости ∆rcp(Т) и интегрирования уравнений для ∆rH0T и ∆rS0T [2, 3]. В практически более удобной записи выражения (6) для константы равновесия реакции (1) в форме (1а) используют степень диссоциации α. Предположим, что в замкнутую систему объемом V0 введено n0 молей газа А, так что суммарная концентрация обоих газов, выраженная в молях А и незави- сящая от Т, составляет C0 = n0 /V0 , (14)