Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.14.5: Ступінь реакції

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    28149

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

    Для хіміків хімічна реакція є ключовим термодинамічним процесом. За визначенням хімічна реакція виробляє зміну складу замкнутої системи. Ступінь хімічної реакції вимірюється величиною\(\mathrm{d}\xi\), де хімічний склад описується символом\(\xi\). Приклад робить крапку.

    Водний розчин готують при температурі\(\mathrm{T}\) і тиску,\(\mathrm{p}\) містить розчинену речовину\(\mathrm{X}\). Останній піддається спонтанній хімічній реакції з утворенням хімічної речовини\(\mathrm{Y}\).

    Таким чином

      \(\mathrm{X}(\mathrm{aq})\) \(\rightarrow\) \(\mathrm{Y}(\mathrm{aq})\)
    В\(t = 0\) \(\mathrm{n}_{\mathrm{X}}^{0}\)   \(0 \mathrm{~mol}\)
    На час\(t\), \(\mathrm{n}_{\mathrm{X}}^{0}-\xi\)   \(\xi \mathrm{~mol}\)
    швидкість реакції \(= \mathrm{d}\xi / \mathrm{dt}\)    

    [Час є законним термодинамічним властивістю.]

    Ключова концепція стверджує, що спонтанна хімічна реакція обумовлена спорідненістю до спонтанних змін,\(\mathrm{A}\). Тоді за визначенням рівноваги відповідає стан де\(\mathrm{A} = 0\), і\(\mathrm{d}\xi / \mathrm{dt} = 0\).

    Загальні умови

    Для системи, що містить\(\mathrm{i}\) -хімічні речовини, хімічний потенціал хімічної речовини\(\mathrm{j}\) задається рівнянням (а).

    \[\mu_{\mathrm{j}}=\left(\frac{\partial \mathrm{G}}{\partial n_{\mathrm{j}}}\right)_{\mathrm{T}, \mathrm{p}, \mathrm{n}(\mathrm{i} \neq \mathrm{j})}\]

    Потім,

    \[\mathrm{dG}=-\mathrm{S} \, \mathrm{dT}+\mathrm{V} \, \mathrm{dp}+\sum_{\mathrm{j}=1}^{\mathrm{j}=\mathrm{i}} \mu_{\mathrm{j}} \, \mathrm{dn} \mathrm{j}_{\mathrm{j}}\]

    Але,

    \[\mathrm{dG}=-\mathrm{S} \, \mathrm{dT}+\mathrm{V} \, \mathrm{dp}-\mathrm{A} \, \mathrm{d} \xi\]

    Для порівняння,

    \[A \, d \xi=-\sum_{j=1}^{j=i} \mu_{j} \, d n_{j}\]

    Але\(\mathrm{dn}_{\mathrm{j}}=\mathrm{v}_{\mathrm{j}} \, \mathrm{d} \xi\) де\(\mathrm{ν}_{\mathrm{j}}\) позитивно для продуктів і негативно для реагентів. Отже,

    \[A=-\sum_{j=1}^{j=i} v_{j} \, \mu_{j}\]

    Це чудове рівняння пов'язує спорідненість хімічної реакції\(A\) з хімічними потенціалами хімічних речовин, що беруть участь у хімічній реакції. Причому при рівновазі,\(A\) дорівнює нулю. Отже,

    \[\sum_{j=1}^{j=i} v_{j} \, \mu_{j}^{e q}=0\]

    Ми маємо умову, що описує хімічну рівновагу з точки зору хімічних потенціалів реагентів і продуктів в рівновазі.