Физическая химия. Учебное пособие. Килимник А.Б. - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Для практических целей важен случай, когда давления таковы, что реакция не сопровождается изменением свобод-
ной энергии Гиббса, то есть d
G
T
= 0. В этом случае говорят о равновесии химической реакции, а соответствующие дан-
ному состоянию давления называют равновесными (
P
i
)
равн.
. В этих условиях
o
T
Gd + RT
ln[
y
Y
P
l
L
P /(
a
A
P
b
B
P )]
равн.
= 0,
или
o
T
Gd = – RT
ln[
y
Y
P
l
L
P /(
a
A
P
b
B
P )]
равн.
.
Стандартное изменение свободной энергии Гиббса является характерной величиной для данной реакции (при T =
const). Поэтому и логарифм отношений равновесных давлений есть величина постоянная. Отсюда
[
y
Y
P
l
L
P / (
a
A
P
b
B
P )]
равн.
= const = K
P, T
.
K
P, T
называют константой равновесия при заданной температуре.
Таким образом,
o
T
Gd = –
RT lnK
P, T
.
Это уравнение используется для термодинамического расчёта констант равновесия химических реакций и равновесных
выходов продуктов.
Учитывая вышеизложенное, для определения изменения свободной энергии Гиббса получим уравнение изотер-
мы реакции Вант-Гоффа:
dG
T
= RT
ln[
y
Y
P
l
L
P /(
a
A
P
b
B
P )]
неравн.
– RT
lnK
P, T
.
Для изохорно-изотермных условий (V = const, T = const) уравнение изотермы реакции Вант-Гоффа принимает вид
iT
F
,
=
o
iT
F
,
+ RT
lnC
i
.
Стандартное состояние реализуется при C
i
= 1 моль/л.
Для изменения свободной энергии Гельмгольца при произвольных начальных концентрациях веществ получим:
dF
T
=
o
iT
F
,
d + RT
ln[
y
Y
C
l
L
C /(
a
A
C
b
B
C )]
неравн.
.
При равновесных значениях концентраций участников химической реакции изменение свободной энергии
Гельмгольца равно его стандартному значению:
o
T
Fd = –
RT
ln[
y
Y
C
l
L
C /(
a
A
C
b
B
C ))]
равн.
.
Так как [
y
Y
C
l
L
C
/ (
a
A
C
b
B
C
)]
равн.
– это константа равновесия (K
C, T
), выраженная через концентрации веществ с учётом сте-
хиометрических коэффициентов уравнения химической реакции, то уравнение для расчёта стандартного изменения сво-
бодной энергии Гельмгольца можно записать в виде
o
T
F∆ = –
RT
lnK
C, T
.
Константа равновесия не зависит от концентрации веществ, но является функцией температуры.
Состав реакционной массы в уравнении для константы равновесия выражают и через мольные доли компонентов
(
N
i
):
K
N, T
= P
∆ν
[
y
Y
N
l
L
N
/ (
a
A
N
b
B
N
)]
равн.
,
где P – общее давление в системе; ∆ν – изменение числа молей.
Если реакция протекает без изменения числа молей, то
K
P, T
= K
C, T
= K
N, T
.
Константа равновесия – безразмерная величина.
Полученные нами выражения полностью справедливы только для идеальных газов или растворов. На практике не-
обходимо учитывать реальные свойства газовых смесей и растворов веществ.
1.9. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА КОНСТАНТУ РАВНОВЕСИЯ
Влияние температуры на константу равновесия химической реакции можно определить, рассмотрев зависимость
стандартной свободной энергии Гиббса от температуры.

Страницы