ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Глава V. Правило фаз и фазовые равновесия из "Учебник физической химии" Возможность в большом числе случаев чисто расчетным путем определить равновесие в данной химической реакции, не прибегая к дорогостоящим и длительным экспериментальным исследованиям, является очень ценным достижением современной химической термодинамики. Это позволяет определить те условия, в которых реакция может протекать с требующимся результатом. [c.171] Соотношения (42) применимы для любой температуры. В качестве стандартной принимают обычно температуру точно 25° С, т. е. 298,160° абсолютной Шкалы, отмечая величины, относящиеся к ней, нижним индексом 298. [c.172] Изменение потенциала в реакции образования данного соединения В из простых вешеств в стандартных условиях мы будем обозначать через и будем называть его сокращенно потенциалом образования вещества В (по-тенцйялы образования называют также свободной энергией образования). [c.172] Можно показать, что изменение потенциала в любой химической реакции связано простым соотношением с потенциалами образования врществ, участвующих в реакции, и может быть определено, если известны эти, потенциалы. [c.172] Таким образом, для расчета Д2 какой-нибудь реакции достаточно знать потенциалы образования всех вешеств, участвующих в реакции. В настоящее время потенциалы образования известны для большого числа различных химических соел нений и приводятся в соответствующих справочниках. [c.172] Потенциал образования можно определять для любых условий существования и любых состояний данного вещества. Простые вещества принимаются при этом находящимися в состоянии и модификации, устойчивых для данных условий температуры и давления. В качестве стандартных принимаются условия, указанные выше. Мы будем всегда относить ДZ29sв одному молю вешества. [c.172] В табл. 19 приведены изобарные потенциалы образования некоторых соединений и ионов из простых вешеств. Для простых вешеств потенциал образования условно принимается равным нулю. Если простое вещество имеет несколько видоизменений, за нуль принимается потенциал образования формы, наиболее устойчивой при 25° С. Например, для серы при этой температуре более устойчива ромбическая модификация, ее изобарный потенциал и принимается за нуль. [c.172] Получаем большое отрицательное значение изменения изобарного потенциала. Так как реакция сопровождается значительным уменьшением изобарного потенциала, то она в этом направлении пойдет энергично. [c.175] Возможность расчета химических равновесий и определения этим путем условий, при которых данная реакция могла бы протекать в достаточной степени в нужном направлении, является очень ценной для практики. Покажем это на примере разрешения проблемы промышленного синтеза аммиака из азота и водорода, которое представляет собой одно из крупнейших достижений современной химической технологии. [c.175] В табл. 20 приведены данные о процентном содержании аммиака в равновесной смеси с азотом и водородом при различных температурах и давлениях. [c.175] Приведенные в табл. 20 данные показывают, что при атмосферном давлении, даже при невысоких температурах, содержание аммиака в равновесной смеси очень мало, но с повышением давления оно быстро возрастает. Судя по равновесным составам, было бы выгоднее пользоваться для синтеза аммиака невысокими температурами и высокими давлениями. Однако наряду с этим необходимо учитывать еще и скорость реакции. При невысоких температурах скорость этой реакции практически равна нулю, и применением катализаторов тоже не удается добиться ее осуществления. С повышением температ р[,1 скорость реакции начинает возрастать, но при умеренном повышении ее (до 400—500° С) удается достигнуть скоростей, ре-бующихся для технологии, только при использовании весьма активных катализаторов, если не обращаться к сверхвысоким давлениям — выше 1000 ат.ч. [c.176] Долгое время, пока не было произведено тщательного физикохимического исследования этой реакции и не были выяснены оан-санные выше соотношения, относящиеся к влиянию температуры и давления на равновесия и на скорость, не удавалось добиться получения аммиака этим путем в количествах, представляющих промышленный интерес. В результате же термодинамического изучения реакции были установлены условия, в которых возможно протекание реакции в нужном направлении и в нужной степени для этих условий, путем кинетического изучения реакции, были отысканы эффективные катализаторы и в результате достигнута возможность промышленного использования ее. [c.176] Мы не касаемся здесь трудностей, встретившихся при промышленном осуществлении в большом масштабе этого процесса, требовавшего одновременно высоких температур и очень высоких давлений. В конечном счете эти трудности были преодолены, и в настоящее время промышленность производит этим путем аммиак в очень больших количествах, получая его нз вполне доступных исходных материалов. [c.176] Чтобы оценить большое народнохозяйственное значение этого, нужно вспомнить, что дешевый и доступный аммиак дал возможность получать из него в больших количествах и различные азотные удобрения, необходимые для повышения урох айности наших полей, и азотную кислоту, имеющую широкое применение в химической промышленности для производства пластических масс, фото- и кинопленки, быстросохнущих лаков (например, для окраски автомобилей и вагонов), искусственной кожи и многих других продуктов. [c.176] Все вещества — в газообразном состоянии. [c.177] Вернуться к основной статье