15: Хімічний потенціал, неміцність, активність та рівновага
- Page ID
- 21414
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
У розділах 11 - 14 ми визначаємо хімічний потенціал, фугаційність та активність. Ми знаходимо численні зв'язки між цими величинами. У розділах 15.1 та 15.2 ми узагальнюємо основні зв'язки між хімічним потенціалом та неміцністю, а також між хімічним потенціалом та активністю. Після цього ми представляємо деякі основні уявлення про хімічні потенціали, неміцності та діяльність рідин, твердих речовин, розчинників та розчинених речовин. Ми використовуємо ці ідеї, щоб пов'язати стандартні зміни вільної енергії Гіббса з невимушеністю і діяльністю в системах, що знаходяться в рівновазі.
- 15.1: Хімічний потенціал і неміцність газу
- Неміцність газу в будь-якій системі є мірою різниці між його хімічним потенціалом у цій системі та його хімічним потенціалом у її гіпотетичному стандартному стані ідеального газу при тій же температурі. Хімічний потенціал А в певній системі, мкА, - це зміна вільної енергії Гіббса, коли кількості елементів, що утворюють один моль А, переходять зі своїх стандартних станів як елементи в (дуже велику) систему як один моль речовини А.
- 15.2: Хімічний потенціал та активність газу
- Щоб зробити прогнози щодо процесів, пов'язаних з речовиною А, нам потрібна інформація про хімічний потенціал А. Введення нечіткості не вносить нової інформації; фугасність є лише зручним способом співвіднесення хімічного потенціалу зі складом системи. Співвідношення нечіткості є дійсним, чи можемо ми насправді виміряти хімічний потенціал чи ні. Щоб використовувати взаємозв'язок для практичних розрахунків, ми повинні знати обидва, звичайно.
- 15.3: Залежність від тиску неміцності та активності конденсованої фази
- Поки що ми досліджували викривленість і активність тільки для газів. Розглянемо тепер систему, яка повністю складається з речовини А, присутній як чиста рідина або чиста тверда речовина. Припускаємо, що температура фіксована і що тиск на цій конденсованій фазі може змінюватися. Для нашої нинішньої дискусії не має значення, конденсована фаза є рідкою або твердою речовиною.
- 15.4: Стандартні стани для неміцності та активності чистого твердого тіла
- Якщо речовина являє собою рідину в один бар і цікавить температуру, чиста рідина є стандартним станом для розрахунку ентальпії і енергії Гіббса освіти. З теплових вимірювань ми можемо знайти стандартну енергію Гіббса утворення цієї рідини. Якщо ми зможемо виміряти тиск пари речовини і знайти рівняння стану, що описує поведінку реальної пари, то можна також знайти його неміцність і стандартну енергію Гіббса утворення його гіпотетичного ідеального газу.
- 15.5: Хімічний потенціал, фугаційність та активність чистої твердої речовини
- Взаємозв'язок між стандартною вільною енергією Гіббса освіти речовини, стандартний стан якого є твердим тілом, і вільною енергією Гіббса речовини в його гіпотетичному стандартному стані ідеал-газ по суті така ж, як описано в попередньому розділі для рідини. У кожному конкретному випадку для знаходження неміцності конденсованої фази в її стандартному стані необхідно знайти оборотний шлях, який виводить речовина конденсованої фази в своє гіпотетичне ідеально-газовий стандартний стан.
- 15.6: Хімічний потенціал, невибагливість та рівновага
- На практиці дуже багато речовин є нелеткими. Вільну енергію Гіббса формування їх гіпотетичних стандартних станів ідеального газу та їх невизначеності неможливо виміряти. Для таких речовин ми вдаємося до інших стандартних станів і використовуємо заходи для вираження постійної рівноваги.
- 15.7: Хімічний потенціал, активність та рівновага
- Взаємозв'язок між постійною рівноваги і стандартною зміною вільної енергії Гіббса для реакції надзвичайно корисна. Якщо ми зможемо обчислити стандартну зміну вільної енергії Гіббса з табличних значень, то зможемо знайти константу рівноваги і передбачити положення рівноваги для конкретної системи. І навпаки, якщо ми можемо виміряти постійну рівноваги, ми можемо знайти стандартну зміну вільної енергії Гіббса.
- 15.8: Швидкість зміни вільної енергії Гіббса зі ступенем реакції
- Якщо реакційна система не знаходиться в рівновазі, ступінь реакції залежить від часу.