Правило фаз Гиббса

Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.

Современная формулировка принципа Ле-Шателье такова:

Если на систему,находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие, то система перейдет в другое состояние так, чтобы уменьшить эффект внешнего воздействия.

1. Влияние температуры. В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое - эндотермическому.

N2 + 3H2 2NH3 + Q

Прямая реакция - экзотермическая, а обратная реакция - эндотермическая. Влияние изменения температуры на положение химического равновесия подчиняется следующим правилам:

При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры - в направлении экзотермической реакции.

2. Влияние давления. Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе.Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам:

При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом;

при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом.

3. Влияние концентрации. Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам:

При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции;

при повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ

Правило фаз Гиббса (правило фаз), для любой термодинамически равновесной системы число параметров состояния (v), к-рые можно изменять, сохраняя число существующих фаз (j) неизмененным, определяется выражением:

v=k+n-j,

где k — число компонентов системы, n — число параметров состояния системы, имеющих одно и то же значение во всех фазах (обычно темп-pa Т и давление р).

Величину v иногда наз. вариантностью системы. Правило фаз было выведено Дж. У. Гиббсом (1876) из условий термодинамического равновесия многокомпонентных систем.

Правило справедливо при след. предположениях: 1) фазы имеют достаточно большие размеры, так что поверхностными явлениями можно пренебречь; 2) каждый компонент может проходить через поверхности раздела фаз (полупроницаемые перегородки отсутствуют). Если равновесное состояние системы определяется двумя параметрами (напр., Т и р), то v=k+2-j. Значения v<0 не имеют физ. смысла, следовательно, j£k+2, т. е. число фаз, сосуществующих в равновесии, не может превосходить числа независимых компонентов более чем на 2. При v=0 (безвариантная, или нонвариантная, система) равновесие имеет место при вполне определ. значениях Т, р к составах каждой фазы. Условие v=0 определяет, следовательно, наибольшее возможное число фаз (jмакс) в равновесной системе, составленной из определ. числа компонентов. Для k=1 (индивидуальное в-во, напр. вода) jмакс=3 (в равновесии могут находиться пар, лёд, вода, см. Тройная точка), для k=2 (бинарная система, напр. вода и соль) jмакс=4 (соль, лёд, жидкий р-р, пар) и т. д. При v=1 (одновариантная, или моновариантная, система) одну из переменных, напр. Т, можно варьировать, тогда др. переменные (р, концентрации) в условиях равновесия будут полностью определяться темп-рой.

Дата добавления: 2015-04-24