Химическая термодинамика (задачи, примеры, задания). Захаров И.В - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

36
3. ХИМИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ
Смесь веществ, способных к химическому взаимодействию,
находится либо в равновесном, либо в неравновесном состоянии.
Состав неравновесной смеси, т.е. совокупность взаимодействующих
веществ, изменяется до тех пор, пока не будет достигнуто состояния
равновесия - неизменности состава во времени. Состояние равновесия
соответствует минимуму свободной энергии.
Положение равновесия характеризует величина константы
равновесия. В общем случае для системы
n
1
A
1
+ n
2
A
2
+ ...
⇔
m
1
B
1
+ m
2
B
2
+ ... (3.I)
где
A
i
, B
j
, ... – символы химических веществ, а n
i
, m
j
–
стехиометрические коэффициенты уравнения химического
превращения. Константа равновесия
К
(Т)
связана со
стехиометрическими и концентрационными характеристиками системы
следующим соотношением:
[]
[
]
[] []
K
BB
AA
T
e
m
e
m
e
n
e
n
()
...
...
=
⋅
⋅
12
12
12
12
(3.2)
Индекс "e" (от латинского equilibrium - равновесие) обозначает
концентрации веществ в состоянии равновесия.
В случае неравновесных систем величина дроби, соответствующей
правой части в (3.2), может иметь любые значения от
0 до ∞, отличные
от
К
(Т)
. В ходе химического превращения состав неравновесной системы
будет изменяться до тех пор, пока эта дробь не станет равной
К
(Т)
.
Одной и той же величине
К
(Т)
могут соответствовать различные наборы
величин
[A
1
]
е
, [A
2
]
е
, [B
1
]
e
, [B
2
]
e
,...., удовлетворяющие уравнению (3.2)
Так величине
К
(Т)
= 54,50 при 698 К газового равновесия
Н
2
+ I
2
⇔ 2HI
Будут соответствовать составы
1 - 6 (см. табл. 3.1). Составы смесей
7 - 12 отличны от равновесных и будут во времени изменяться. В
смесях
7 - 9 концентрации Н
2
и I
2
будут уменьшаться, а [HI] -
увеличиваться. В случае смесей
10 - 12 будет наблюдаться обратная
картина: рост
[H
2
], [I
2
] и уменьшение [HI] до тех пор, пока величина
отношения
[HI]
2
/ [H
2
]
.
[I
2
] не станет равной 54,5. Для газовых смесей,
подчиняющихся законам идеальных газов, величина константы
равновесия зависит только от температуры. Для растворов, 
                       3. ХИМИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ

     Смесь веществ, способных к химическому взаимодействию,
находится либо в равновесном, либо в неравновесном состоянии.
Состав неравновесной смеси, т.е. совокупность взаимодействующих
веществ, изменяется до тех пор, пока не будет достигнуто состояния
равновесия - неизменности состава во времени. Состояние равновесия
соответствует минимуму свободной энергии.
     Положение равновесия характеризует величина константы
равновесия. В общем случае для системы

           n1A1 + n2A2 + ... ⇔ m1B1 + m2B2 + ...                       (3.I)

     где Ai , Bj , ... – символы химических веществ, а ni , mj –
стехиометрические      коэффициенты      уравнения   химического
превращения.     Константа     равновесия    К(Т)  связана    со
стехиометрическими и концентрационными характеристиками системы
следующим соотношением:


                      [B1]e ⋅ [B2 ]e
                            m1          m2
                                                 ...
           K ( T) =                                                    (3.2)
                      [ A 1 ] e ⋅ [ A 2 ]e
                             n           n
                              1              2
                                                 ...

Индекс "e" (от латинского equilibrium - равновесие) обозначает
концентрации веществ в состоянии равновесия.
      В случае неравновесных систем величина дроби, соответствующей
правой части в (3.2), может иметь любые значения от 0 до ∞, отличные
от К(Т). В ходе химического превращения состав неравновесной системы
будет изменяться до тех пор, пока эта дробь не станет равной К(Т).
Одной и той же величине К(Т) могут соответствовать различные наборы
величин [A1]е , [A2]е , [B1]e , [B2]e ,...., удовлетворяющие уравнению (3.2)
Так величине К(Т) = 54,50 при 698 К газового равновесия

           Н2 + I2 ⇔ 2HI

Будут соответствовать составы 1 - 6 (см. табл. 3.1). Составы смесей
7 - 12 отличны от равновесных и будут во времени изменяться. В
смесях 7 - 9 концентрации Н2 и I2 будут уменьшаться, а [HI] -
увеличиваться. В случае смесей 10 - 12 будет наблюдаться обратная
картина: рост [H2], [I2] и уменьшение [HI] до тех пор, пока величина
               2      .
отношения [HI] / [H2] [I2] не станет равной 54,5. Для газовых смесей,
подчиняющихся законам идеальных газов, величина константы
равновесия зависит только от температуры. Для растворов,
                                                  36

Страницы