tch I wykl 006c, Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, Wykłady, wykłady na PGda
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Entalpia swobodna reakcji
chemicznej (1)
Dla reakcji: A = M (
znane są liczne przypadki, choćby izomeryzacja
)
Jeżeli dojdzie do infinitezymalnej
zmiany składu
mieszaniny reakcyj-
nej ,
czyli
postępu reakcji
,
d
ξ, tak że
dn
A
= –d
ξ
,
zaś
dn
M
= d
ξ, to:
dG =
µ
A
dn
A
+
µ
M
dn
M
=
–
µ
A
d
ξ
+
µ
M
d
ξ
= (
µ
M
–
µ
A
)d
ξ
To entalpią swobodną reakcji
nazywamy pochodną:
∆
G
=
∂
G
=
µ
−
µ
r
∂
ξ
M
A
P
T
Chem. Fiz. TCH II/06
1
Na przykład, jeśli n
A,0
= 3, zaś postęp reakcji wyniósł ξ=1,8, to n
A
=1,2, zaś
n
B
=1,8.
Postęp reakcji mierzymy po prostu w molach.
Tak zdefiniowana entalpia swobodna reakcji jest różnicą potencjałów
chemicznych produktów i substratów
dla danego składu mieszaniny reakcyjnej
.
,
Entalpia swobodna reakcji
chemicznej (2)
Zależnie od składu mieszani-
ny reakcyjnej możemy ocze-
kiwać samorzutnego przebie-
gu reakcji w prawo, w lewo
(samorzutnie przebiega reak-
cja przeciwna) lub pozosta-
wania przez nią w równowa-
dze.
Chem. Fiz. TCH II/06
2
Entalpia swobodna reakcji
chemicznej (3)
Reakcje
egzoergiczne
: wytwarzające pracę (mogące napędzać
inne procesy lub dostarczające pracy nie objętościowej), gdy
∆G<0. Np. reakcja w ogniwie galwanicznym.
Reakcje
endoergiczne
: zużywające pracę (wykorzystujące inne
procesy, potrzebujące pracy nie objętościowej), gdy ∆G>0. Np.
reakcja wymuszona w elektrolizerze.
Chem. Fiz. TCH II/06
3
Równowaga chemiczna (1)
Dla reakcji: A = M, gdy A i M są gazami doskonałymi,
µ
= µ
0
+
RT
ln
( )
/
P
0
oraz
µ
= µ
0
+
RT
ln
( )
/
P
0
A
A
A
M
M
M
∆
G
=
µ
−
µ
=
µ
0
−
µ
0
+
RT
ln
P
M
/
P
0
=
∆
G
0
+
RT
ln
Q
r
M
A
M
A
P
/
P
r
A
0
gdzie
Q
jest jedną z możliwych (najprostszą ) postaci
ilorazu reakcji
.
∆
G
0
=
∆
G
0
−
∆
G
0
r
tw
,
M
tw
,
A
Chem. Fiz. TCH II/06
4
Pierwsze równanie pokazane i dyskutowane było na slajdach
Entalpia swobodna
a lotność gazów (1)
i
Potencjał chemiczny mieszanin gazowych (1)
wykładu nr 5.
Iloraz reakcji – patrz slajd
Iloraz reakcji
, wykład 4.
Wzór na
∆G
0
r
był już omawiany (w postaci ogólnej) na wykładzie 4, slajd
Entalpia swobodna (4)
.
P
P
Równowaga chemiczna (2)
W stanie równowagi,
∆G
= 0, zatem
∆
G
0
+
RT
ln
Q
=
0
r
r
Równowagowy iloraz reakcji,
Q
r
nazywamy stałą równowagi
reakcji i oznaczamy symbolem
K
. Jej definicja jest identyczna jak
ilorazu reakcji, lecz podstawione do wzoru ciśnienia (lotności,
stężenia, aktywności, itd.) nie są dowolne, lecz odpowiadają
składowi równowagowemu
mieszaniny reakcyjnej.
P
/
P
0
x
∆
G
0
=
−
RT
ln
K
K
P
=
M
,
rów
K
=
K
=
M
rów
r
P
P
/
P
0
P
x
x
A
,
rów
A
,
rów
Chem. Fiz. TCH II/06
5
Stała jest tu zdefiniowana za pomocą ciśnień (prężności) równowagowych, stąd
dodajemy jej indeks P.
Gaz doskonały spełnia prawo Daltona, jeżeli więc w mieszaninie nie ma innych
składników poza A i M (np. rozcieńczającego je gazu, nie biorącego udział w
reakcji), to
K
P
=K
x
.
,
[ Pobierz całość w formacie PDF ]