Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.2.7: Спорідненість до спонтанної реакції - стабільність

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    28176

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Дана замкнута система при температурі\(T\) і тиску\(p\) зазнає мимовільну зміну хімічного складу. Хімічна реакція обумовлена спорідненістю до спонтанних змін таким чином, що енергія Гіббса зменшується.

    Таким чином

    \[\mathrm{A}=-\left(\frac{\partial \mathrm{G}}{\partial \xi}\right)_{\mathrm{T}, \mathrm{p}} \label{a}\]

    Сюжет енергії Гіббса\(G\) проти складу\(\xi\) показує поступове зниження, поки не\(\mathrm{G}\) досягне мінімуму, де спорідненість\(\mathrm{A}\) дорівнює нулю при хімічній рівновазі. Уявний сюжет поза рівновагою покаже збільшення енергії Гіббса. Іншими словами спонтанна хімічна реакція припиняється в тій точці, де\(\mathrm{G}\) знаходиться мінімум (при\(\mathrm{T}\) фіксованому і\(p\)). Якщо хімічна реакція припиняється, швидкість хімічної реакції дорівнює нулю. Ми пов'язуємо термодинамічне визначення хімічної рівноваги та визначення хімічної рівноваги, що випливає із Закону масової дії, з посиланням на кінетику хімічної реакції.

    Супровідний сюжет показує поступово зменшується спорідненість при нанесенні на графіку проти\(\xi\), проходячи нуль при\(\xi_{\mathrm{eq}}\). Градієнт ділянки по сусідству рівноваги негативний;

    \[\text { i.e. }\left(\frac{\partial \mathrm{A}}{\partial \xi}\right)_{\mathrm{T}, \mathrm{p}}<0 \label{b}\]

    Рівняння\ ref {b} - термодинамічна умова стабільної хімічної рівноваги. Склад не змінюється незалежно від того, як довго ми чекаємо. Дійсно, це досвід хіміків і Equation\ ref {b} кількісно виражає це спостереження.

    Можна запитати— як система «знає» це як мінімум в енергії Гіббса?

    Усередині системи будь-яке коливання складу призводить до збільшення енергії Гіббса. Ця тенденція протистоїть спонтанно; тобто ці коливання протиставляються.