ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие о химическом сродстве веществ. Максимальная работа химическом реакции из "Физическая и коллоидная химия" Химическое сродство веществ непосредственно измерить нельзя. В середине XIX в. М. Бертло и Ю. Томсен в качестве меры химического сродства предложили считать тепловой эффект реакции. По их мнению, чем больше теплоты выделяется ири реакции, тем больше способность веществ к взаимодействию, т. е. химическое сродство. Однако русский ученый А. Л. Потылицын и голландский физико-химик Я. Вант-Гофф показали, что это утверждение неверно, противоречит самопроизвольному протеканию многочисленных эндотермических процессов и справедливо только при абсолютном нуле. Применив второе начало термодинамики к химическим процессам, Вант-Гофф пришел к выводу, что реакции идут самопроизвольно не в сторону выделения теплоты, а в нап-равлеиии уменьшения свободной энергии системы. [c.159] Таким образом, не тепловой эффект, а величины АР и АО системы могут характеризовать химическое сродство веществ. В гл. II, 31 уже сообщалось о том, что химические процессы протекают в направлении, при котором система совершает ( отдает ) работу одновременно с этим происходит уменьшение свободной энергии, т. е. той части внутренней энергии, которая способна совершать работу. [c.159] Рассмотрим процесс взаимодействия цинка с серной кислотой, осуществляемый в цилиндре, снабженном невесомым поршнем, движущимся без трения. Поршень и цилиндр газонепроницаемы. Иа поршень сверху давит атмосферное давление. [c.159] Имеется несколько методов определения химического сродства. Один из них был предложен Я. Вант-Гоффом и осповывается на знании величины константы равновесия обратимой реакции и концентрации реагирующих веществ. [c.161] В момент, когда наступает состояние химического равновесия, свободная энергия системы будет минимальной (Д/ и ДС можно принять за нуль). Если же один из реагентов присутствует в избытке по сравнению с концентрацией, соответствующей равновесию, то химическая реакция будет протекать в том или ином направлении, совершая определенную работу. [c.161] Соотношения (120) и (121) можно применять для расчетов идеальных газов смесей и сильно разбавленных растворов. [c.162] АР и АО вычисляют, пользуясь табличными данными термодинамических величин, и используют при теоретических расчетах констант равновесия реакций. [c.162] Уравнения (120) и (121) дают возможность определить, в каком направлении и до какого предела может протекать реакция в рассматриваемых условиях и прн заданном составе исходной реакционной смеси. [c.162] При Ли 0 и Лр 0 реакция протекает в прямом направлении, т. е. слева направо. [c.162] Если Лщ 0 и Лр 0, то прямая реакция невозможна и процесс идет только справа налево, т. е. в обратном направлении. [c.162] Когда Л = 0 и Ар = 0, то это означает, что система достигла состояния равновесия, т. е. свободные концентрации веществ, а также свободные парциальные давления их соответствуют равновесным. При этом никакой работы система не производит. [c.162] Уравнения изотермы реакции также дают возможность определить, какими должны быть условия и состав исходной смеси, чтобы данная реакция протекала в нужном направлении и в требуемой степени. Это имеет большое значение при осуществлении различных процессов в химической технологии. [c.162] Как уже указывалось, обратимые реакции сами по себе не могут протекать до конца, давая стопроцентный выход продуктов. Во многих случаях равновесие наступает быстро, в самом начале реакции, когда исходных веществ вступает в реакцию совсем мало и выход продуктов оказывается незначительным. Создается впечатление, что эти реакции невозмол но реализовать на практике. [c.163] Однако, используя такое свойство обратимых равновесных систем, как подвижно Сть, воздействием различных внешних факторов можно добиваться смещения равновесия в нужном направлении и в достаточной степени для обеспечения хорошего выхода продуктов. Смещение (сдвиг) химического равновесия можно осуществлять изменением концентрации, (давления) реагирующих веществ и температуры. [c.163] Катализаторы не смещают химическое равновесие. Понижая энергию активации прямой реакции и обратной, катализатор в одинаковой степени повышает скорость обеих реакций. Вследствие этого гораздо быстрее достигается состояние равновесия, но нарушения его не происходит. [c.163] Качественный ответ на вопрос, в каком направлении смещается равновесие той или иной обратимой химической реакции при изменении внешних условий, дает принцип Ле-Шателье если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя температуру, давление или концентрацию реагирующих веществ, то равновесие смещается в том направлении, при котором эффект произведенного воздействия уменьшается. [c.163] Сдвиг равновесия реакции СО-ЬНгОч=ьСОг + Нг вправо можно также осуществить, если из равновесной смеси увести некоторое количество СОг (например, связывая газ щелочью). Понижение концентрации СОг приведет к усилению прямой реакции, в результате которой в реакционной смеси снова будет появляться СОг, а также новые дополнительные количества водорода. [c.164] Следовательно, в условиях равновесия концентрации всех веществ, участвующих в реакции, связаны между собой. Изменение любой из них ведет к соответствующему изменению концентраций всех остальных реагирующих веществ. Численное значение константы равновесия при этом остается прежним (если температура постоянна). [c.164] Аналогичная зависимость наблюдается также при изменении парциальных давлений газов, участвующих в обратимой химической реакции. [c.164] для осуществления сдвига равновесия слева направо необходимо увеличить концентрации (парциальные давления) исходных веществ или же уменьшить концентрацию (парциальное давление) одного из продуктов, связывая, например, его химически. [c.164] Вернуться к основной статье