Зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу в хімічному процесі

Якщо в системі протікає процес (1.1), то зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу буде визначатися як:

= ( + ) – ( + ) чи ,

(1.40)

де і – стандартні енергії Гіббса (ізобарно-ізотермічні потенціали) утворення вихідних речовин; , – стандартні енергії Гіббса (ізобарно-ізотермічні потенціали) утворення продуктів реакції; – стехіометричні коефіцієнти в рівнянні хімічної реакції.

Таким чином, зміна енергії Гіббса в результаті перебігу хімічної реакції дорівнює алгебраїчній сумі ізобарно-ізотермічних потенціалів утворення продуктів реакції мінус алгебраїчна сума ізобарно-ізотермічних потенціалів вихідних речовин.

Приклад 16. Для хімічної реакції MnO_2(кр.) + 2C_{(графіт)} → 2CO_(г.) + Mn_(α) визначити зміну енергії Гіббса за с.у.(напрямок перебігу процесу за с.у.)

Розв’язок. Згідно з формулою (1.40) запишемо:

 

 

Для цього виписуємо дані з довідника (див. таблиця 1.4).

 

Таблиця 1.4 – Стандартна енергія Гіббса продуктів реакції та вихідних речовин.

Речовина	MnO2(кр.)	C(графіт)	CO(г.)	Mn(α)
	-466,68		-137,15

 

Оскільки > 0, то реакція перебігає в зворотному напрямку.

Якщо при розрахунках:

ΔG⁰_х.р.<0 – це означає, що коли всі речовини, які беруть участь у хімічному процесі, знаходяться у стандартних умовах, реакція перебігає у прямому напрямку;

ΔG⁰_х.р.>0 – це означає, що прямий процес за даних умов неможливий, а вірогідне протікання зворотнього процесу.

ΔG⁰_х.р.=0 – це означає, що система знаходиться у стані рівноваги.

1.4.2 Розрахунок хімічного процесу при будь-якій заданій температурі

Виходячи з рівняння Гіббса - Гельмгольца , в свою чергу

, , відповідно

.

(1.41)

1) :

(у конденсованих системах);

(1.42)

2. , то ( – не залежить від температури)

;

(1.43)

3. , тоді

(1.44)

Приклад 17. Для хімічного процесу MnO_2(кр.) + 2C_{(графіт)} → 2CO_(г.) + Mn_(α) визначити зміну енергії Гіббса за умов, що , та Т = 500 К.

Розв’язок. ; ; .

. Згідно з рівнянням (1.42) запишемо:

.

, рівняння (1.43):

ХІМІЧНІ РІВНОВАГИ

Закон діючих мас. Константи рівноваги гомогенних реакцій

Якщо в системі перебігає хімічний процес (1.1), то при ,

,

(2.1)

де – рівноважні концентрації учасників реакції; – константа рівноваги, виражена через рівноважні концентрації учасників реакції; – рівноважні тиски учасників процесу; – константа рівноваги, виражена через рівноважні парціальні тиски учасників реакції.

Ці рівняння є математичним виразом закону діючих мас:

відношення добутку рівноважних концентрацій (парціальних тисків) продуктів реакції, узятих у степенях, що дорівнюють їх стехіометричним коефіцієнтам, до аналогічного добутку для вихідних речовин при даній температурі є величина стала.