Поняття про хімічний потенціал

Питання

ЛЕКЦІЯ 5 ХІМІЧНА РІВНОВАГА

5.1 Поняття про хімічний потенціал

5.2 Константа хімічної рівноваги. Рівняння ізотерми хімічної

реакції

5.3 Вплив зовнішніх умов на хімічну рівновагу

5.4 Хімічна рівновага у гетерогенних системах

На основі взаємозв¢язку між термодинамічними потенціалами і параметрами системи припускалося, що маса системи незмінна. Тоді для визначення стану системи достатньо було задати дві незалежні змінні величини (наприклад, Р і Т, V і S тощо). У хімічних реакціях склад системи змінюється, часто речовина переходить з одного агрегатного стану в інший. У цьому випадку до незалежних змінних як складова входить ще й склад суміші.

Термодинамічні потенціали кожної частини такої системи можуть бути подані функцією двох змінних та кількості молів усіх речовин, що входять до системи. Наприклад:

U = f(S,V,n₁,n₂…n_k), G = f(P,T,n₁,n₂…n_k). (5.1)

Повний диференціал енергії Гіббса можна записати цьому випадку так:

(5.2)

Частинна похідна енергії Гіббса за кількістю молів будь-якого (i) компонента при незмінній кількості молів усіх іншіх компонентів (j) та при Р,Т = const називається хімічним потенціалом даного компонента

(5.3)

З урахуванням цього співвідношення вираз для повного диференціала енергії Гіббса набуде вигляду

dG = VdP – SdT + å m_idn_i. (5.4)

i=1

Якщо реакція проходить при постійних Р і Т, то

dG = å m_idn_i. (5.5)

i=1

Після інтегрування отримуємо

DG = å m_iDn_i

і G_i = m_in_i, (5.6)

тобто хімічний потенціал чистої речовини дорівнює енергії Гіббса одного моля цієї речовини.

За умови рівноваги dG = 0 і з (5.5) отримуємо

å m_i dn_i = 0. (5.7)

Це рівняння називається рівнянням Гіббса-Дюгемаі єзагальною умовою рівноваги у системі зі змінною кількістю компонентів при постійних температурі та тиску.

Аналогічні міркування можна провести не тільки для енергії Гіббса, але й для внутрішньої енергії, ентальпії та енергії Гельмгольца. У цих випадках можна записати

= (5.8)

Таким чином, хімічний потенціал може бути виражений через частинну похідну будь-якого термодинамічного потенціалу за числом молей компонента, кількість якого змінюється при постійних значеннях відповідних незалежних змінних і числі молей всіх інших компонентів.

Дуже часто хімічний потенціал подають у вигляді

m = m⁰(T) + R×T×lnP, (5.9)

де m⁰(Т) – стандартний хімічний потенціал ідеального газу.

Хімічний потенціал можна також виразити через концентрації:

m = m₁⁰(T) + R×T×lnс. (5.10)

Сталі m⁰ та m₁⁰ поєднані між собою співвідношенням

m₁⁰(Т) = m⁰(T) + R×T×lnRT. (5.11)

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Соціально-психологічні методи управління	\|	Константа хімічної рівноваги. Рівняння ізотерми хімічної реакції

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.