ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Связь максимальной работы с константой равновесия (химическое сродство) из "Химическая термодинамика" Способность различных веществ взаимодействовать между собой с образованием новых веществ была замечена давно и получила наименование химического сродства. Однако далеко не сразу был найден критерий, который мог бы служить мерилом этого сродства. Решение вопроса осложнялось незнанием причин, вызывающих химическое взаимодействие, в то время как опыты свидетельствуют о существовании каких-то сил, приводящих к нему. Существование таких сил бесспорно, каким бы образом ни объяснялась их природа . Решение проблемы было осуществлено с помощью термодинамики. [c.119] Было отвергнуто предположение о том, что скорость реакции пропорциональна химическому сродству. Также была показана несостоятельность гипотезы, касающейся равенства теплового эффекта реакции и химического сродства. Голландским физико-химиком Вант-Гоффом была предложена новая теория химического сродства, которая, отвлекаясь от объяснения природы химического сродства, удовлетворяется нахождением способа его измерения и тем самым дает ответ на поставленную задачу о количественной оценке химического сродства. [c.119] Изучение связи максимальной работы с константой равновесия требует более конкретного рассмотрения проблемы химического сродства отдельных реагентов друг к другу. Прежде всего следует найти какую-либо возможность измерения максимальной работы химической реакции. Для решения этой задачи с целью более наглядного изложения часто рассматривают так называемый ящик равновесия или ящик Вант-Гоффа (рис. 32), который представляет собой гипотетическую модель, позволяющую каждый исходный реагент в отдельности сжимать или расширять в цилиндре с поршнем 1 н 2 от исходного давления до равновесного. Для этого используются специальные заслонки. Затем через проницаемую (только для данного вещества) перегородку реагент переводится в резервуар 3, содержащий смесь всех реагентов, парциальные давления которых отвечают равновесию, а получающиеся в результате реакции вещества через подобные же перегородки выводятся в цилиндры 4 и 5, где расширяются или сжимаются (каждое в отдельности) до неравновесных давлений. Количество веществ в резервуаре 3 очень велико, поэтому ввод или вывод того или другого из них практически не вызывает изменения давления или концентраций. Этот факт образно выражают словами, говоря, что в ящике имеется океан равновесия . [c.120] Суммируя все работы, совершенные изотермически и обратимо, можно получить максимальную работу реакции. [c.120] О — тепловой эффект реакции при данной температуре. [c.121] Определим максимальную работу этой реакции. [c.121] Равновесные парциальные давления веществ В, О, О и/ обозначим через Рд, Рр, Ра и При этом полож1им, что какое-то нераиновеоное состояние системы этих веществ характеризуется парциальными давлениями, которые будем обозначать, Рд, р , Ро Ря примем это состояние за исходное. [c.121] Исходные давления не равны равновесным, поэтому система будет переходить в состояние равновесия. Если этот переход осуществить изотермически и обратимо, то получим максимальную работу. [c.121] Если Ь + (1=д+г, иными словами, если реакция протекает без изменения числа молекул, то /Ср и, следовательно. [c.122] Ар =/4. Однако в общем случае Лр =Л ,. [c.122] Анализируя уравнения (234) и (235), получившие название уравнений изотермы химической реакции или уравнений изотермы Ван т-Г о ф ф а, легко видеть, что химическое сродство не есть неизменное свойство вещества оно меняется с изменением концентраций парциальных давлений и с изменением температуры. [c.122] Если максимальная работа реакции Ар =—А2 или Ау = —АР о тр иц ате л ь н а, то Ар =—А2 0 и Ау =—АР 0. [c.123] При этом чем меньше максимальная работа, тем дальше находится система от равновесия и тем больше химическое сродство веществ О и Я друг к другу. [c.123] Следовательно, сравнивая А у или А р различных веществ, мы получаем характеристику степени их удаленности от состояния равновесия при концентрации каждого из них С =1 моль1л или парциальном давлении р/ =1 ат. [c.124] Вернуться к основной статье