ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Приложение А Термодинамика из "Ионы электроды мембраны" Химические реакции, как правило, изучают в условиях постоянного давления, обычно при нормальном атмосферном давлении. Основная энергетическая характеристика химической реакции [1, 2] (и некоторых других процессов, таких, как растворение) — теплота реакции. Теплота, поглощаемая или выделяемая в реакции, характеризует изменение энтальпии АЯ. Термодинамика применяется в весьма широкой области науки, однако ограничимся здесь лишь ее приложениями к химическим реакциям. ДЯ определяется лишь состоянием системы до и после реакции. Способ достижения окончательного состояния не имеет значения (закон Гесса). Поэтому энтальпия, как и многие другие термодинамические потенциалы, входит в число функций состояния. Если в ходе реакции система поглощает теплоту [эндотермическая реакция), энтальпия положительна напротив, в случае выделения теплоты (экзотермическая реакция) ДЯ отрицательна. Если продукты реакции и реагирующие вещества находятся в своих стандартных состояниях, изменение энтальпии называют энтальпией реакции ДЯ .. Для многих реакций энтальпии реакций определены и табулированы [3]. [c.254] Важная термодинамическая функция состояния — энергия Гиббса, характеризующая максимальную полезную работу, которую может произвести система при постоянных давлении и температуре. Эта работа почти всегда связана с химическими реакциями. Если при постоянном давлении химическая реакция сопровождается увеличением объема, система производит относительно малую работу. Например, газы, реагирующие в цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, будут поднимать поршень с положенным на него грузом. Однако энергия, выделяемая или поглощаемая системой в ходе химической реакции, как правило, гораздо больше энергии, соответствующей объемной работе сжатия или расширения. Основная часть такой химической энергии может быть преобразована в полезную, чаще всего электрическую работу. Остальная энергия (внутренняя энергия системы) выражается произведением абсолютной температуры и еще одной функции состояния, энтропии. Этот термодинамический потенциал характеризует неупорядоченность системы (кристалл более упорядочен, чем жидкость, которая в свою очередь более упорядочена, чем газ два газа, разделенные перегородкой, более упорядочены, чем их смесь, и т. д.). [c.254] Потенциал G характеризует систему в целом. Когда определяется вклад в этот потенциал отдельного компонента i (независимо от размера системы), рассматривается производная G по количеству п данного компонента (в молях) при постоянной температуре, давлении и составе системы. Получаемый параметр Цг = oGIdiii называют химическим потенциалом. [c.255] Упрощение, приводящее к уравнению (Б.11), не всегда оправдано. В системе Fe +/Fe2+ зависимость fered от потенциала электрода нелинейна (рис. 111), что указывает на то, что для анализа этой системы необходимо использовать уравнение (Б. 10). [c.259] В этом случае простые соотношения типа (2.38) и (2.39) с постоянным а можно применять только, к процессам, происходяш,им при потенциалах, близких к стандартному. [c.260] Название Международная система единиц , сокращении СИ (система интернациональная), было утверждено Генеральной конференцией по мерам и весам для когерентной системы, основанной на следующих единицах метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин и канделла (свеча). В международной системе единиц для каждой физической величины существует одна и только одна основная единица. Это либо сама соответствующая единица СИ, либо производная единица, получаемая умножением или делением двух или более основных единиц СИ. Лишь несколько таких производных единиц имеют специальные названия и обозначения. [c.261] Названия десятичных дольных и кратных основных и производных единиц СИ конструируются с помощью соответствующих приставок. [c.261] Приведем определения некоторых основных единиц СИ. Метр — длина, равная 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего оранжево-красной линии спектра криптона-86 (переход между уровнями 2рю и 6 5) . Килограмм — масса международного прототипа килограмма первый прототип килограмма хранится в Национальном архиве Франции . [c.261] Ампер — сила неизменяющегося тока, который проходя по Двум прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывает между этими проводниками силу, равную 2 10 Н на каждый метр длины . Кельвин— единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды . [c.262] Моль — количество вещества, содержащего столько же элементарных единиц, сколько атомов углерода содержится в 0,012 кг (под элементарной единицей здесь понимают атом, молекулу, ион, электрон, протон и др.). [c.262] Отметим, что выражение число молей указывает количество вещества в молях (размерность моль). Так, отношение У/п, где V — объем гомогенной системы (в см ) ига — количество вещества в молях, называется мольным объемом и имеет размерность см моль -. [c.262] За исключением ампера, все единицы, применяемые в электрохимии, — производные основных единиц. Например, единица количества электричества (электрического заряда) — кулон (1 Кл) — равна количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника за время 1 с при силе тока, равной 1 А. [c.262] Производная единица давления, называемая паскаль (Па), связана со старой единицей атмосфера следующим соотношением 1 атм 101325 Па. Атмосферное давление как стандарт используется в определениях стандартных состояний веществ и систем (см. раздел, посвященный стандартному водородному электроду). Для того чтобы избежать необходимости подставлять величину Ро = 101325 Па в выражения типа (2.15), предпочтительно, где это возможно, использовать безразмерное парциальное давление р = р/р . [c.263] Вернуться к основной статье