Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Уравнение изотермы реакции




 

Рассмотрим ту же реакцию и напишем формулу для изменения энергии Гиббса при произвольных начальных значениях парциальных давлений Рi`

DG=lml0+lRTlnPl+mmm0+mRTlnPm-ama0-aRTlnPa -bmb0-bRTlnPb

Все члены со стандартными химическими потенциалами объединяем в

DG0, которое равно -RTlnK. Получаем уравнение изотермы реакции Вант-Гоффа:

DG=RT(lnП(Pi`)ni-lnKp)

Так как максимальная полезная работа равна убыли энергии Гиббса, это уравнение позволяет рассчитать Апол. Рассмотрим для примера реакцию:

2СO+O2=2CO2

Возьмем для примера начальные парциальные давления СО2=1, О2=0,5 и СО=0,3 атм, соответственно. Константа равновесия для этой реакции при 2000 К равна

5.105 ат-1. Подставляя значения Рi` в уравнение изотермы реакции, получаем:

DG=RT(lnП(1/0.520.3)-ln(5.105)<0

 

Таким образом, реакция пойдет дальше самопроизвольно и можно получить полезную работу.

Если взять другие исходные парциальные давления, например, СО2 20 ат, СО 0.01 ат, О2 0.1 ат, подстановка в уравнение изотермы показывает, что самопроизвольно реакция вправо не пойдет, т.к. DG>03.12.1. Уравнение химического сродства

Третье применение уравнения изотермы - вывод уравнения химического сродства. Возьмем все Рi`=1, т.е. стандартные. Тогда уравнение изотермы реакции превратится в уравнение химического сродства:

DG0=-RTlnKp.

то уравнение открывает возможность расчета константы равновесия из термодинамических данных, так как DG0= DH0-ТDS0

Т.о., DG0 является мерой химического сродства. Например, можно сравнить сродство ряда элементов к кислороду:

2Al+3/2O2=Al2O3 DG0=-1582 кДж/моль

C+O2=CO2 DG0= -394

H2+1/2O2=H2O DG0=-237

2Ag+1/2O2=Ag2O DG0 =-10,4

N2+O2=2NO DG0 =90,75

Рассмотрим относительную роль энтальпийного и энтропийного вкладов в химическое сродство. Реакции можно разделить на 4 группы.

1) реакции синтеза: DH0<0 DS0<0 Пример - синтез аммиака. При низких температурах роль DH0 доминирующая, и DG0<0.

2) реакции разложения DH0>0 DS0>0. Пример: СН4=С+2Н2. При высоких температурах доминирует энтропийный член и DG0<0.

3) ВВ: DH0<0 DS0>0. Пример NH4NO2=N2+2H2O. Эти реакции самопроизвольны при любой температуре.

4) запрещенные при любой температуре: DH0>0 DS0<0.

 

3.14. Зависимость Кр от температуры.

Продифференцируем по Т уравнение изотермы реакции:

d(DG)/dT=RlnП(p`i)ni-RlnKp-RT(dlnKp/dT)

Подставим в левую часть уравнения Гиббса-Гельмгольца уравнение изотермы, а в правую полученную производную. Сокращаем одинаковые члены и получаем:

, dlnKp/dT=DH/RT2

Это уравнение изобары реакции Вант-Гоффа. При экзотермической реакции константа равновесия падает с ростом Т, эндотермической наоборот.

Можно использовать уравнение изобары реакции в интегральной форме, если предположить, что тепловой эффект реакции не зависит от Т. Тогда

dlnKp=DH/R dT/T

и получаем:

lnKp=lnKp0+ DH/298R- DH/RT

Это уравнение прямой, тангенс угла наклона дает тепловой эффект реакции.

Аналогичный вид имеет уравнение изохоры реакции:

dlnKc/dT= DU/RT2

Рассмотренные зависимости констант равновесия от Т и Р согласуются с принципом ле-Шателье.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 385; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.007 сек.