Химическое равновесиеПериодическая система / Лекции по коллоидной химии / Химическое равновесиеСтраница 1
Как было показано выше, протекание самопроизвольного процесса в термодинамической системе сопровождается уменьшением свободной энергии системы (dG < 0, dF < 0). Очевидно, что рано или поздно (напомним, что понятие "время" в термодинамике отсутствует) система достигнет минимума свободной энергии. Условием минимума некоторой функции Y = f(x) является равенство нулю первой производной и положительный знак второй производной: dY = 0; d2Y > 0. Таким образом, условием термодинамического равновесия в закрытой системе является минимальное значение соответствующего термодинамического потенциала:
Изобарно-изотермические
(P = const, T = const):
ΔG
= 0 dG
= 0, d2G
> 0
Изохорно-изотермические
(V = const, T = const):
ΔF
= 0 dF
= 0, d2F
> 0
Состояние системы с минимальной свободной энергией есть состояние термодинамического равновесия:
Термодинамическим равновесием называется такое термодинамическое состояние системы, которое при постоянстве внешних условий не изменяется во времени, причем эта неизменяемость не обусловлена каким-либо внешним процессом.
Учение о равновесных состояниях – один из разделов термодинамики. Далее мы будем рассматривать частный случай термодинамического равновесного состояния – химическое равновесие. Как известно, многие химические реакции являются обратимыми, т.е. могут одновременно протекать в обоих направлениях – прямом и обратном. Если проводить обратимую реакцию в закрытой системе, то через некоторое время система придет в состояние химического равновесия – концентрации всех реагирующих веществ перестанут изменяться во времени. Необходимо отметить, что достижение системой состояния равновесия не означает прекращения процесса; химическое равновесие является динамическим, т.е. соответствует одновременному протеканию процесса в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Химическое равновесие является подвижным – всякое бесконечно малое внешнее воздействие на равновесную систему вызывает бесконечно малое изменение состояния системы; по прекращении внешнего воздействия система возвращается в исходное состояние. Ещё одним важным свойством химического равновесия является то, что система может самопроизвольно прийти в состояние равновесия с двух противоположных сторон. Иначе говоря, любое состояние, смежное с равновесным, является менее устойчивым, и переход в него из состояния равновесия всегда связан с необходимостью затраты работы извне.
Количественной характеристикой химического равновесия является константа равновесия, которая может быть выражена через равновесные концентрации С, парциальные давления P или мольные доли X реагирующих веществ. Для некоторой реакции
соответствующие константы равновесия выражаются следующим образом:
(I.78) (I.79)
(I.80)
Константа равновесия есть характерная величина для каждой обратимой химической реакции; величина константы равновесия зависит только от природы реагирующих веществ и температуры. Выражение для константы равновесия для элементарной обратимой реакции может быть выведено из кинетических представлений.
Рассмотрим процесс установления равновесия в системе, в которой в начальный момент времени присутствуют только исходные вещества А и В. Скорость прямой реакции V1 в этот момент максимальна, а скорость обратной V2 равна нулю:
(I.81)
(I.82)
Смотрите также
Задание 2
1.Какие вещества вступили в реакцию, если в результате образовались
следующие вещества (указаны все продукты реакции без коэффициентов). Напишите
уравнения соответствующих реакций.
а) Fe2(SO4)3+S ...
Технологические и экономические аспекты производства диметилового эфира терефталевой кислоты
ДИМЕТИЛОВЫЙ
ЭФИР ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ, ДИМЕТИЛТЕРЕФТАЛАТ, ТЕРЕФТАЛЕВАЯ КИСЛОТА, СПОСОБЫ
ПРОИЗВОДСТВА, ПАРАКСИЛОЛ, РЕКТИФИКАЦИЯ, ЦЕЛЕВОЙ ПРОДУКТ, ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ,
СЕБЕСТОИМОСТЬ ПРОИЗВОДСТВ ...
Совершенствование технологии получения прядильного раствора в производстве ПАН волокон
На
рубеже второго и третьего тысячелетий волокна на основе полимеров и сополимеров
акрилоннтрила заняли 4-6% в общем балансе текстильного сырья.
Полиакрилонитрильные
(ПАН) волокна оказ ...