1.5 Термодинамический анализ возможности протекания химического процесса
1. 5 Термодинамический анализ возможности протекания химического процесса
Изменение энергии Гиббса и Гельмгольца служит критерием направления самопроизвольного процесса в закрытых системах. При осуществлении самопроизвольного процесса система в состоянии произвести работу
Аналогично можно показать, что в изохорно-изотермических условиях критерием возможности самопроизвольного процесса является:
Таким образом, в закрытых системах, какими являются большинство химико-технологических систем, ответ на этот вопрос получают на основании изменения энергии Гиббса или энергии Гельмгольца: В закрытых системах самопроизвольные процессы могут протекать только в направлении уменьшения энергии Гиббса (при p = const и T = const) или энергии Гельмгольца (при V = const и T = const), а в состоянии равновесия эти функции имеют минимальное значение. 1. 6 Химическое равновесие
Многие химические процессы в химико-технологических системах являются двусторонними – они могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении. Скорость химических реакций пропорциональна концентрации реагентов. Для большинства реакций скорость прямой реакции падает во времени, а скорость обратной реакции растет по мере накопления реагентов. При достижении равенства скорости прямой и обратной реакции наступает равновесие. Химическое равновесие является динамическим равновесием, при котором прямая и обратная реакция идут с одинаковыми скоростями. При этом концентрации исходных веществ и продуктов реакции не меняются и называются равновесными концентрациями.
Расчет термодинамических констант равновесия
Термодинамическая константа равновесия может быть выражена как через активности веществ, участвующих в реакции, Ka, так и через фугитивности Kf:
Термодинамические константы равновесия являются безразмерными величинами. Константа равновесия
если известно значение изменения стандартной энергии Гиббса при данной температуре. Тогда термодинамическая константа равновесия
Термодинамическая константа равновесия зависит от природы реагирующих веществ и температуры, но не зависит от давления, поскольку изменение стандартной энергии Гиббса не зависит от давления по определению. Величина константы равновесия может принимать значения от нуля до бесконечности:
Пример: Рассчитаем термодинамическую константу равновесия реакции синтеза метанола при температурах 298 и 1000 К и давлении 101, 013 кПа. Решение: Рассчитаем изменение стандартной энергии Гиббса при температуре 298К, используя рассчитанные в предыдущих примерах значения
По частному уравнению изотермы химической реакции
Для расчета константы равновесия при 1000 К воспользуемся рассчитанным в предыдущем примере значением стандартной энергии Гиббса при температуре 1000 К для реакции синтеза метанола По частному уравнению изотермы химической реакции
Если химическая реакция протекает при давлениях меньше ≤ 50 атм, то константа равновесия, выраженная через приведенные давления
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|