Размещено на http://www.allbest.ru/

Зависимость экстенсивных свойств системы от глубины протекания реакции

Эту зависимость мы рассматриваем в общем виде для этого обозначим некоторое экстенсивное свойство «Е» далее запишем полученное уравнение для некоторых экстенсивных величин.

Выберем в качестве переменных, для выражения изменение экстенсивных свойств от глубины химической реакции набор переменных: давление (р), температуру (Т), числа молей всех компонентов системы(n_1,2): E=f (p, T, n₁, n₂…n_k)

В свою очередь, каждая из переменных n_к является функцией глубины химической реакции:

n_k=n_k,0+V_k

Для того, чтобы найти зависимость экстенсивного свойства Е от глубины химической реакции продифференцируем по глубине химической реакции в условияx p=const, T=const.

В правой части уравнения под знаком суммы имеем произведение двух величин. Первый сомножитель - это частная производная экстенсивного свойства по числу молей компонента k в условиях постоянства температуры, давления и остального состава, то есть парциальная мольная величина экстенсивного свойства Е, которая обозначается следующим образом:

Величина, стоящая справа называется дифференциальным мольным изменением экстенсивного свойства Е за счет протекания химической реакции.

Следовательно, для того, чтобы рассчитать изменение какого-либо свойства при протекании химической реакции надо знать стехиометрическое уравнение реакции и величины парциальных мольных свойств каждого компонента в любой момент протекания реакции. Так как при изменении глубины реакции постоянно меняется состав, то получается, что мы должны найти зависимость парциального мольного свойства от изменяющегося состава. Эту проблему решают при помощи такого приема: считаем, что парциальное мольное свойство вещества k может быть представлено в виде суммы двух слагаемых, одно из которых назовем стандартным мольным свойством и будем считать связанным с изменением свойства Е за счет образования смеси реагирующих веществ вместо нескольких отдельно существующих веществ в виде чистых веществ. Это второе слагаемое как раз и будет зависеть от концентрации образующегося раствора.

Тогда парциальное мольное свойство можно выразить:

e_k=e_k^ст+Де_к^ст

экстенсивный стехиометрический реакция парциальный

где е_к^ст - стандартное мольное свойство вещества k. Если выбрать в качестве стандартного состояния чистого вещества k, то обозначение стандартного мольного свойства будет иным: е_к°.

?е_к^ст - изменение мольного свойства за счет образования раствора - смеси реагирующих веществ.

Часто делают приближенный и ограничиваются расчетом лишь первого слагаемого в уравнении (17), не принимая во внимание второго. То есть говоря об изменение свойства Е при протекании химической реакции, рассчитывают величину стандартного мольного изменения свойства Е в результате протекания химической реакции ?_rе_к^ст.

Приведем в виде таблицы полные и сокращенные названия некоторых изменений экстенсивных свойств системы в результате химического превращения

Очевидно, что эти величины рассматриваются при каком-то выбранном и согласованном между всеми исследователями давлении и какой-то выбранной и также согласованной всеми исследователями температуре.

Для удобства эксперимента, в качестве давления выбрано давление равное 1 атм. В качестве единой температуры, выберем температуру равной 298 К.

- стандартная мольная энтальпия реакции

- стандартная мольная энергия Гиббса реакции

- стандартная мольная энтропия реакции

Стандартные и мольные энтальпии, функции Гиббса чистых веществ найти невозможно, так как нельзя определить абсолютное значение внутренней энергии вещества, а следовательно и любых других термодинамических функций, включающих внутреннюю энергию. Для определения величин S_k°, (298) h _k°(298), g _k°(298), используется закон Гесса и его следствия. Согласно третьему следствию из закона Гесса тепловой эффект реакции может быть определен как разность между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой образования исходных веществ. Или, учитывая знаки стехиометрических коэффициентов компонентов участников реакции, можно сформулировать третье следствие так: тепловой эффект реакции равен алгебраической сумме теплоты образования всех участников реакции из простых веществ.

То есть в формулах мы рассматриваем не просто энтальпию чистого вещества k, а стандартную мольную энтальпию образования вещества k. Под стандартной мольной энтальпией образования понимают то количество теплоты, которое выделяется или поглощается при образовании одного моля вещества k (атом, молекула, ион) из простых веществ, взятых в термодинамически устойчивом состоянии при рассматриваемых условиях - температура 298К и давление 1 атм. Если k - простое вещество, то стандартная мольная энтальпия образования равна нулю, а если k - какое-то сложное вещество-то энтальпия его образования из простых веществ не будет равной нулю. Например, стандартная мольная энтальпия образования водорода ?h_H2(298)=0 а стандартная мольная энтальпия образования метана равна тепловому эффекту реакции образования 1 моль метана из простых веществ: водорода и углерода ?h_СH4(298)=-74,85 кДж/моль. Стандартные мольные энтальпии образования различных веществ: простых и сложных, органических и неорганических, а также ионов приводятся в справочниках. Там же приводятся и стандартные мольные значения энергии Гиббса и стандартные мольные значения энтропии разных веществ.

Встречаются разные обозначения стандартных мольных величин образования вещества к. Например, стандартная мольная энтальпия образования вещества к при 298 К обозначается:

В других справочниках и учебниках встречается иное обозначение этой же величины:

.

Размещено на Allbest.ru