Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Химическое равновесие

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ, термодинамич. равновесие в системе, между компонентами к-рой происходят хим. р-ции. Для данной р-цииhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/0/16250.jpeg где Аi - исходные реагенты; Вj - продукты; vi и vj - их стехиометрич. коэффициенты соотв., X. р. достигается при условии:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/1/16251.jpeg

гдеhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/2/16252.jpegиhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/3/16253.jpeg- хим. потенциалы соотв.

исходных реагентов и продуктов.
Условие X. р. может быть выведено из любого условия термодинамического равновесия, в частности из условия минимума энергии Гиббса системы dGT,p = 0 при постоянных абс. т-ре Т и давлении р.
К условию X. р. (1) добавляется требование постоянства т-ры и давления по всему объему системы (в случае гетерогенных р-ций для X. р. необходимо, чтобы т-ра и давление были одинаковы во всех фазах системы).
В состоянии X. р. система характеризуется константой равновесия Ка , выражающей для р-ций в р-рах соотношение между активностями аАi исходных реагентов и активностями аBj продуктов:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/4/16254.jpeg

(П - знак произведения). В случае идеальных р-ров вместо активностей компонентов используют их молярные доли xi. Для р-ций в газах активности в-в заменяют летучестями (константа равновесия Kf); если реагирующую систему можно считать идеальной газовой смесью, вместо летучестей возможно применение парциальных давлений компонентов (константа равновесия Кр). Для идеальных систем соотношение (2) наз. действующих масс законом.
Помимо термодинамич. определения X. р., к-рое выражается соотношением (1), существует и кинетич. определение: X. р. устанавливается при условиях, когда скорость прямой р-ции (исходные реагентыhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/5/16255.jpegпродукты) v становится равной скорости обратного превращения (продуктыhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/6/16256.jpeg исходные реагенты) v-1. Константа равновесия

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/7/16257.jpeg

где k1 и k-1 - константы скорости прямой и обратной р-ций соотв. Кинетич. определение подчеркивает динамич. характер X. р.: при его достижении р-ции в системе не прекращаются. Если в системе происходят несколько связанных между собой хим. р-ций, кинетич. определение X. р. (3) выполняется, когда справедлив детального равновесия принцип, т. е. для каждой из р-ций достигается равенство скоростей в прямом и обратном направлениях. Напр., если в системе протекает циклич. превращение

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/8/16258.jpeg

иhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/5/9/16259.jpeg (термодинамич. условие X. р.), то обязательноhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/6/0/16260.jpeg (кинетич. определение).
Отклонение от Х. р. сопровождается изменением состава системы и м. б. выражено химическим сродством р-ции А. Устойчивость X. р. определяется условием:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/6/1/16261.jpeg

гдеhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/6/2/16262.jpeg - степень полноты р-ции, равная отношению изменения числа молей nj, любого из участвующих в р-ции в-в к его стехиометрич. коэф. vj.
Для нек-рых неравновесных систем м. б. использовано понятие локального Х. р., к-рое устанавливается в малом объеме системы и соответствует локальным значениям т-ры, давления, хим. потенциалов компонентов.
Важной практич. задачей является термодинамич. расчет X. р., т. е. определение равновесных составов системы. В совр. компьютерных программах такой расчет, как правило, выполняется путем прямой минимизации энергии Гиббса системы без использования констант равновесия. Для идеальных систем результатом расчетов являются концентрации хим. в-в в состоянии равновесия, для реальных систем мат. определение концентрации требует дополнительно знания коэф. активности (или летучести).

Лит. см. при ст. Химическая термодинамика.

М. В. Коробов.


Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео