химический каталог




Анорганикум Том 1

Автор Г.Блументаль, 3.Энгельс, И.Фиц, В.Хабердитцль и др.

>h.n, [ди ,'т,п,

т = /_ди\ _(dh\ [де 1,п-[д* Jp.„(

248

Химическая термодинамика

249

В уравнениях (272) — (276) присутствует один и тот же член ilfitdnt Гиббса; после сопоставления с коэффициентами уравнений (268)— (271) получим

(з«Г)5,0,'= (*>Г)>,Р,11,—(пт\,т,п,~ (Ж)Р,г.в7 281

несколько

или (dhjdn,)

s, р, ij ,

р, называют химическим потенциалом. Это парциальная мольная величина [некоторое представление о таких величинах уже вводилось в разд. 18 2, уравнение (185)]. Химический потенциал— это интенсивный параметр системы; он не зависит от количества вещества в фазе. Величина р„ выражаемая как

производная (ди/дп,),

абстрактна, поскольку ее изменение происходит при постоянной энтропии, т. е. при условиях, которые редко встречаются в обычных физико-химических процессах. В то же время химический потенциал, определяемый двумя последними выражениями, т. е. как парциальная свободная энергия и парциальная свободная энтальпия вещества в смеси нескольких компонентов, имеет важнейшее значение для расчета фазовых химических равновесий.

23.

Далее показано, что как раз разность химических потенциалов отдельных компонентов в смеси реагирующих веществ и есть движущая сила химического превращения, а разность химических потенциалов соответствующих компонентов в разных фазах — движущая сила фазового превращения.

23.1.

ХИМИЧЕСКИЕ И ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ

ОБЩИЕ УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ

Ранее уже упоминалось об одном из условий равновесия. При установлении равновесия в адиабатическом процессе энтропия принимает максимальное значение и dS = 0. Однако такой путь протекания процесса сравнительно редко встречается в химии, большинство равновесий, которые наблюдаются в химических реакциях, устанавливаются в условиях изобарно-изо термического или изохорно-изотермического процесса. Укажем без вывода условия равновесия термодинамических процессов (экстремальные значения соответствующих функций; полный дифференциал функции равен нулю):

Второе условие равновесия о том, что полный дифференциал функции состояния должен быть равен нулю, менее важно, чем условие максимума или минимума функции. Однако для дальнейшего изложения этого условия вполне достаточно, и мы будем пользоваться исключительно этим условием.

Из рассмотренных условий равновесия непосредственно следуют также условия равновесия, которые будут выведены ниже.

Пусть в системе осуществляется равновесие

А В (282)

причем не имеет значения, фазовое это превращение или химическая реакция. Из основного условия равновесия (dS = 0) получим

dSA+dSB= 0 -dQ/TA+dQ/TB = 0

Т3 = ТА (283)

Таким образом, температура начального и конечного состояний должна быть одинаковой, т. е. должно иметь место термическое равновесие.

Аналогичный подход к изохорно-изотермическому равновесию дает

dFA+dFs=0 -PkdV+pBdV=0

РА-РВ (284)

Следовательно, давление в начальном и конечном состояниях должно быть одинаковым, т. е. должно осуществляться механическое равновесие.

Введем еще одно важное условие равновесия, связанное с химическим потенциалом ц,; далее химический потенциал используется только в виде парциальной мольной свободной энтальпии:

(285)

)P,T,n,->il

По определению химический потенциал вещества i равен изменению свободной энтальпии системы при изменении числа молей dnt этого компонента при постоянном давлении и температуре и при постоянстве числа молей остальных компонентов си2S0

Химическая термодинамика

Химические и фазовые равновесия

25!

стемы TIJ. Таким образом, третье условие равновесия, выраженное через химический потенциал из уравнения (285), записывается следующим образом:

Применяя это условие равновесия к процессу (282), получим

— МЯА+МПВ = 0

Поскольку увеличение числа молей пц приводит к уменьшению числа молей пА, то при равновесии

Н-АМтз

В зависимости от того, у какого вещества химический потенциал больше (ЦА>РВ ИЛИ наоборот), процесс (282) идет в прямом или обратном направлении, т. е. химический потенциал является движущей силой всех химических реакций и фазовых превращений.

Более общая формулировка этого условия равновесия для процесса с любым количеством компонентов i и стехиометриче-скими коэффициентами v; имеет вид

2v#'=° (285а>

ский потенциал компонента i, т. е. химичеокий потенциал при относительном давлении р°,= 1. ц°г«> зависит только от температуры. RT In p°i — второй член уравнения (287) — называют иногда также остаточным потенциалом.

Используем выведенное выше уравнение (285а) для расчета равновесия гомогенной химической реакции, например реакции образования аммиака в газовой фазе:

+ ,=± 2NH, (288)

2Нян,—Знг— CNJ = 2ri°NHS— 3|*°н,—НЧ+

+ 2ЯГ In ffiNli3-3RT In p°H2- rt In p°N, (289)

Так как

2*л=дс, <290>

(291)

определяет работу химической реакции или изменение свободной энтальпии, можно записать уравнение (287) также в виде

(P°NHJ

(291а)

или в более общей форме

Д0р=40р»+ЯЛпП(ЛГ'

23.2. Химическое равновесие и закон действующих масс

(286)

При протекании хим

страница 87
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257

Скачать книгу "Анорганикум Том 1" (8.12Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
взять телевизор в аренду
Компания Ренессанс стеклянная лестница - продажа, доставка, монтаж.
скоба к изо
Компьютерная техника в КНС Нева - Asus Vivo V230ICGK 90PT01G1-M10570 - поставка техники в СПБ и города северо-запада России.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)