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Die Gleichung isothermen der chemischen Reaktion. Die Konstante des chemischen Gleichgewichts

Alle chemischen Reaktionen, die in der einen oder anderen Weise reversibel, dh. zusammen mit der direkten Reaktion (die Interaktion der Ausgangsmaterialien) verläuft und die umgekehrte Reaktion (die Interaktion der Reaktionsprodukte). Nach dem Verbrauch der Ausgangsmaterialien Geschwindigkeit direkte Reaktion reduziert, und die Geschwindigkeit der Rückseite - steigt. Wenn beide Geschwindigkeiten gleich, kommt der Zustand das dynamische Gleichgewicht: die Konzentration aller Stoffe, Teilnahme an der Reaktion (die ursprünglichen Stoffe und Produkte), nicht mehr in der Zeit variieren bei Konstanten äußeren Bedingungen. Diesen Zustand nennt man Chemische Gleichgewicht.

Chemisches Gleichgewicht beweglich. Die änderung der äußeren Bedingungen, zum Beispiel Temperatur, Windgeschwindigkeit, verschiebt sich das Gleichgewicht in die eine oder andere Richtung, dh. es wird bereits bei anderen Gleichgewicht Konzentrationen der Reagenzien. Dabei unendlich kleine änderung der äußeren Bedingungen verursacht unendlich kleine Verschiebung des Gleichgewichts. Das heißt die chemischen Reaktionen, die in der Nähe Zustände Gleichgewicht kann lecken wie thermodynamisch Gleichgewicht Prozesse und angewendet werden die Allgemeinen Bedingungen des thermodynamischen Gleichgewichts.

Erhalten wir den Ausdruck für die änderung der изобарного Potentials der Verlauf der Reaktion:

aA+bB dD+eE (3.1)

bei Konstanten P und T. Ist auf der Reaktion der Gleichung (2.69):

dGP,T= ,

wo mi - das Chemische Potential der Komponente; ni - die Anzahl der mol der Komponente.

Für die Reaktion (3.1) die Gleichung (2.69) die Form annimmt.:

dGP,T=mEdnE+mDdnD -mAdnA -mBdnB (3.2)

Substanzen reagieren proportional stöchiometrischen Koeffizienten und,b,d,e. Die Anzahl der reagierenden Stoffe dni, in Verbindung gestanden auf seine stöchiometrischen Koeffizienten in der Gleichung der Reaktion von ni, charakterisiert die Vollständigkeit der Reaktion und wird als Chemische Variable - x (Zeta):

dx= dni/ni (3.3)

Unter Berücksichtigung der (3.3) die Gleichung (2.69):

dGP,T = S[(ni mi)dx]P,T (3.4)

Für eine Laufleistung Reaktionen Chemische Variable x wird von der 0 bis 1. Daher ist die Integration der Gleichung (3.4) von der Quelle bis zur endgültigen Status wird zum Ausdruck:

DGP,T=S(ni mi)Produkt - S(ni mi)Ex (3.5)

oder speziell für Chemische Reaktionen (3.1):

DGP,T = emE + dmD - amA - bmB (3.6)

Angenommen, alle Reagenzien - ideale Gase mit den relativeнеравновесными partiellen Druck Komponenten A, B, D, E . Setzt man in die Gleichung (3.6) die Werte der chemischen Potentiale der Komponenten die ideale Gasmischung (2.78):

mi=m0i+RT ln i ,

erhalten:

DGP,T = (em0E+dm0D-am0A-bm0B) + RT ln (3.7)

Sie sollten beachten, dass in der Gleichung (3.7) und weiter unter dem Zeichen der Logarithmus stehen dimensionslosen, relative partielle Druck Komponenten (cm. Abschnitt 2.9). In der Lage des chemischen Gleichgewichts DGP,T=0, und der Druck aller Komponenten werden равновесными (ohne Schliff). Dann aus der Gleichung (3.7) in den Bedingungen des Gleichgewichts erhalten:

em0E + dm0D - am0A- bm0B = -RT ln (3.8)

Der linke Teil der Gleichung (3.8) unter den Bedingungen einer Konstanten P und T ist eine Konstante, Δμº Reaktionen. Daher, und in der rechten Seite der Ausdruck unter dem Zeichen der Logarithmus ist konstant in den angegebenen Bedingungen. Wir bezeichnen Sie :

= (3.9)

genannt Standard-Konstante des chemischen Gleichgewichts. Bei der thermodynamischen Berechnungen wird Häufig verwendet, empirische Konstante Gleichgewicht ZuP, ausgedrückt durch die absoluten Werte der partialdrücke:

AnP = (3.10)

Sollten Sie beachten, dass die numerische Konstanten Zufall, berechnet nach den Gleichungen (3.9) und (3.10) vielleicht nur in zwei Fällen: wenn die Standard-partialdrucke des Komponenten, abgegeben Druck gleich 1 ATM und dann die numerischen Werte der relativen und absoluten partialdrücke sind die gleichen, oder, wenn Δν Reaktionen [cm. die Gleichung (3.22)] null. Im Allgemeinen Fall sind Sie verbunden Verhältnis:

AnP = (3.11)

Die Gleichungen (3.9) und (3.10) drücken das Gesetz bestehenden Massen. Dieses Gesetz wurde zum ersten mal quantitativ formuliert Гульдбергом und Вааге (1867 G).

Die Konstante des chemischen Gleichgewichts, ausgedrückt durch die partialdrucke des Komponenten (AnP und ) - hängt nur von der Temperatur. Es hängt nicht von der Mechanismus, Kinetik des Prozesses, von der Gesamtdruck im System und Grundschulen der partialdrücke der Komponenten. Jedoch, dies bedeutet nicht, dass die Chemische Zusammensetzung der bei Gleichgewicht wird sich nicht ändern, mit Druck. Unter dieser Effekt wird betrachtet, bei der Beschreibung der anderen Ausdrucksformen gleichgewichtskonstanten (AnN, KC).

Unter Berücksichtigung der verabschiedeten Konventionen (3.9) und die Gleichungen (3.8), aus der Gleichung (3.7) erhalten:

DGP,T = - RT ln + RT ln (3.12)

Die Gleichung (3.12) genannt die Gleichung isothermen Chemische Reaktion Vant-hoff.

Die Gleichung (3.12) können Sie in Form einer:

, (3.13)

wo

(3.14)

Bei Standard-Bedingungen, dh. wenn =1, dann =1, dann aus (3.13):

DG0P,T = - RT ln (3.15)

Die Gleichung (3.15) genannt уравнениемстандартной Isotherme, und DG0P,T - Standard-изобарным Potenzial Reaktionen.

Die Konstante des chemischen Gleichgewichts - die wichtigste Eigenschaft der Reaktion. Es kann experimentell ermitteln nach Angaben der chemischen Analyse oder berechnen Sie theoretisch durch die Gleichung:

(3.16)

die Reaktion wird nach der Gleichung:

= - T , (3.17)

wo - Standard-thermische Wirkung der Reaktion bei einer Temperatur von T; - Standard-Entropie, die Reaktion bei einer Temperatur von T.

Die thermische Wirkung der Reaktion bei dieser Temperatur wird durch die Gleichung Kirchhoff [(1.63) oder (1.64)].

Die änderung der Entropie Reaktionen bei einer gegebenen Temperatur T wird durch die Gleichung:

(3.18)

wird durch die Standard-Werte der absoluten энтропий der Reaktionsprodukte und der Ausgangsmaterialien (die Gleichung 2.9).

Wir prüften die Ausgabe der Gleichung isothermen für die Reaktion, fließt in einer idealen Gasmischung, mit dem Ausdruck eine Konstante Gleichgewicht durch partielle Druck Komponenten. Betrachten wir die andere Ausdrucksformen der gleichgewichtskonstanten.

Partialdrucke des Komponenten-Pi im Zusammenhang mit Ihrer молярными Anteilen Ni und der gemeinsame Druck im System P-Verhältnis Pi = PNi .

Die molare Anteil der Komponente:

Ni = ni/Sni = Pi/P (3.19)

Da für die "n" mol der Komponente i in der Gleichung КлапейронаМенделеева PiV = niRT, dann

Pi = niRT/V = CiRT , (3.20)

wo Ci - die Konzentration der Komponente in mol/L.

Drücken Wir DieP durch die molare Anteil Ni und die molare Konzentration der Komponenten Miti :

AnP= (3.21)

wo Dn = S(ni)Produkt. - S(ni)Ex. , (3.22)

νi - stöchiometrischen Koeffizienten in der Gleichung der Reaktion. Indem Sie in der Gleichung (3.21) die entsprechenden Bezeichnungen der gleichgewichtskonstanten, ausgedrückt durch die Ni und Ci , bekommen wir das Verhältnis der Konstanten:

AnP = N×PDn = KC×(RT)Dn (3.23)

Wenn die Reaktion, fließt in der Gasphase, nicht einher mit der Veränderung der Zahl der Molen, dann ist Dn=0 und

AnP = N = KC (3.24)

Für echte Gas-Systeme Konstante Gleichgewicht Ausdrücken durch die Flüchtigkeit fi und Zu bezeichnenf, und für die Reaktionen in realen Lösungen - durch die Aktivität der undi Komponenten, Anund. In der idealen Lösungen verwendet die Ausdrücke für DieN oder KC. Dabei ist zu beachten, dass im thermodynamischen Berechnungen und in diesen Fällen gelten die Standard-gleichgewichtskonstanten, mit dem Ausdruck durch die relativen Werte der jeweiligen Parameter, wie oben angegeben (cm. Abschnitt 2.9).

Die meisten realen Gasen bis zu Pressen Ordnung 50 ATM unterliegen Gleichung Клапейрона - Mendelejew und auf die ihm gesetzlich Anwendung bei der Berechnung der Konstanten AnP, dh. Konstanten, ausgedrückt durch partielle Druck, und nicht фугитивности.

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