Движущая сила и направление химических реакций

Направление химических реакций зависит от их характера. Так, условие (5.15) соблюдается при любой температуре для экзотермических реакций (АЯ < 0), у которых в ходе реакции возрастает число молей газообразных веществ, и следовательно, энтропия (AS > О). У таких реакций обе движущие силы (АЯ) и (TAS) направлены в сторону протекания прямой реакции и AG < О при любых температурах. Такие [c.137]

Связные диаграммы совмещенных физико-химических явлений (химические реакции и диффузия в неподвижной среде). Напомним, что в терминах энергетических переменных движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Для примера рассмотрим случай простой реакции А г В, протекающей в идеальном растворе при наличии одномерной ди( к )узии компонентов в направлении оси ох. Диффузионный поток каждого компонента определяется законом Фика [c.131]

Движущая сила и направление химических реакций [c.77]

Химическая реакция, как следует из изложенного (см. 16, гл. II), самопроизвольно может протекать в направлении, при котором система приближается к равновесию. При истинном химическом равновесии дальнейшее изменение изобарного потенциала не происходит АО = 0. Следовательно, изменение изобарного потенциала для совокупности веществ, принимающих участие в химической реакции (при данных условиях), является мерой химического сродства. Как мы уже знаем из главы И, изменение изобарного потенциала есть движущая сила процесса. Отсюда следует, что, чем АО меньше, тем дальше состояние системы от хи.мического равновесия и тем более она реакционно способна. На рисунке 20 дана схема протекания обратимой химической реакции при заданных условиях (температуре и давлении). [c.78]

Основой общей закономерности, определяющей направление химической реакции и характеризующей ее движущую силу, является изменение, а точнее, убыль энергии Гиббса. В общем случае реакции [c.86]

Как уже было упомянуто, движущая сила химической реакции определяется энергией Гиббса AG. В выражении (3) АН представляет энтальпийный, а TAS — энтропийный фактор. Первый из них отражает тенденцию системы к образованию связей в результате взаимного притяжения частиц — молекул или атомов, что приводит к их усложнению, а второй — тенденцию к усилению процессов диссоциации сложных частиц на более простые и их менее упорядоченному состоянию. Оба фактора обычно действуют в противоположных направлениях и общее направление реакции определяется влиянием преобладающего фактора. [c.80]

На рис. 1.3 показана модель мембранного переноса в виде эквивалентного электрического контура, в котором электродвижущая сила Ег является аналогом дополнительной движущей силы переноса, возникающей за счет химической реакции величины и Н п имитируют сопротивления соответственно в поверхностном барьере и в мембране при сопряженном и несопряженном переносе массы. Если в узлах контура приложена извне разность электрических потенциалов Аф (аналог разности химических потенциалов компонента по обе стороны мембран), то величина и направление результирующего тока зависят не только от коэффициентов сопротивления, но также от [c.21]

Вдали от химического равновесия, т. е. при большой движущей силе Вг, скорость реакции уже не является функцией В , а определяется разностью одинаковых функций от разных аргументов — движущих сил в прямом и обратном направлениях [c.129]

В основе этой тенденции лежит общий закон, определяющий направление химической реакции. Ее движущей силой является изменение энергии Гиббса, которое должно удовлетворять условию AG° < 0. Чем меньше алгебраическая величина AG°, тем больше химическое сродство реагирующих веществ и тем больше сдвиг равновесия в направлении образования продуктов реакции. Так, сопоставляя реакции образования малорастворимых галогенидов серебра из составляющих их ионов в растворе, например [c.146]

В то время как изменение энергии, сопровождающее химическую реакцию, не очень сильно зависит от давления газов или концентрации растворенных веществ, участвующих в реакции, изменение энтропии зависит от парциальных давлений и концентраций. В общем случае система, находящаяся при постоянной температуре, достигает устойчивого состояния, называемого состоянием равновесия. При таком состоянии системы реакция не обнаруживает тенденции к предпочтительному протеканию в прямом или обратном направлении движущая сила, обусловливающая протекание реакции в том или ином направлении, отсутствует. Однако, если концентрация одного из реагентов (растворенного [c.299]

Очень важным свойством решения уравнения (5.9), даже в его общей форме, является то, что отношение скоростей химической и физической абсорбции не зависит от времени диффузии. Это объясняется тем, что при увеличении скорости абсорбции, вследствие химической реакции, стадии, лимитирующие скорость процесса, меняются местами. При повышении скорости абсорбции за счет химической реакции стадией, лимитирующей скорость процесса, становится диффузия второго реагента из объема жидкости по направлению к границе раздела фаз, а не диффузия абсорбированного компонента от границы раздела в объем жидкости, или иными словами, первый процесс протекает при более высокой общей движущей силе. [c.62]

Для химической реакции движущую силу нельзя представить в виде, удобном для подстановки в уравнение (1Х-1). Величиной, определенным образом связанной с движущей силой, является изменение энергии Гиббса, которое как термодинамическая, а не кинетическая величина определяет только качественно направление хода реакции. Выше изменение э.той энергии позволило нам рассчитать концентрации (т. е. величины, оказывающие влияние на скорость реакции), которые могут быть достигнуты системой в состоянии равновесия. [c.348]

Любой реакции присуще свойство самопроизвольно смещаться к равновесию. Это утверждение ничего не говорит о скорости, с которой реакция может достигать положения равновесия, оно указывает только на наличие движущей силы в направлении к равновесию. Эта движущая сила химической реакции измеряется свободной энергией реакции. Изменение свободной энергии представляет собой количество энергии, которая может быть израсходована для выполнения работы или служить движущей силой химической реакции. На рис. 17-1 изображена гидростатическая аналогия свободной энергии реакции перепад уровней воды между резервуаром и сливным сосудом имитируют изменения свободной энергии AG. [c.93]

Соотношения (7.74) означают, что поток массы, сопряженный с химической реакцией, направлен таким образом, что вторая сумма в числителе выражения (7.72) отрицательна, т. е. соответствует затратам работы на перемещение потока массы под действием дополнительных движущих сил, причем [c.252]

При определенных условиях на поверхности реакционно-диффузионной мембраны в дренажном канале можно поддерживать более низкие значения химического потенциала, чем в напорном канале (ц1"<[11 ) — это соответствует положительным значениям приведенной движущей силы при >0, т. е. происходит ускоренный реакцией массоперенос в направлении диффузии компонента под действием внешней движущей силы. Область стационарных состояний при и х>1 на рис. 1.2 заключена в правом верхнем квадрате, где происходит монотонное возрастание приведенной скорости массопереноса 1 1 г с увеличением движущей силы —ц/ОМг, хотя коэффициент ускорения при этом падает (см. рис. 1.4). Энергетическая эффективность такого процесса, определяемая общим соотношением (7.71), при этом также монотонно возрастает, причем сохраняется сильная зависимость к. п. д. от степени сопряжения. [c.253]

В процессе химических реакций одновременно действуют две тенденции с одной стороны, стремление частиц объединиться в более сложные, что уменьшает энтальпию, а с другой — стремление частиц разъединиться, что увеличивает энтропию, причем эти два фактора независимы друг от друга, и если величины противоположны, то процесс идет в направлении, определяемом изменением большей величины. Общая движущая сила реакции в том или ином направлении определяется разностью между этими величинами. [c.243]

Для протекающих в природе процессов известны две движущие силы — стремление перейти в состояние с наименьшим запасом энергии и выделить тепло при таком переходе (Q>0, ДЯ<0) и стремление перейти в состояние наибольшего беспорядка, т. е. Б наиболее вероятное состояние. Количественно последний фактор характеризуется температурой и изменением энтропии в реакции Д5. Если процесс не сопровождается энергетическими изменениями (ДЯ = 0), то направление процесса определяется изменением энтропии, и процесс будет совершаться в сторону ее увеличения (52>51, Д5 = 52—51>0). Если в процессе степень беспорядка не изменяется (52 = 51, Д5 = 0), то его направление определяется изменением энтальпии, и процесс пойдет в сторону ее уменьшения (ДЯ<0). В химических реакциях одновременно изменяются и энергия системы и ее энтропия, и реакция проходит в том направлении, при котором общая суммарная движущая сила реакции уменьшается. Если реакция проводится при постоянном давлении, [c.74]

Основы физической и коллоидной химии позволяют заложить фундамент развития качественных и количественных представлений об окружающем мире. Эти знания необходимы для дальнейшего изучения таких специальных дисциплин, как агрохимия, почвоведение, агрономия, физиология растений и животных и др. Современное состояние науки характеризуется рассмотрением основных физико-химических процессов на атомно-молекулярном уровне. Здесь главенствующую роль играют термодинамические и кинетические аспекты сложных физико-химических взаимодействий, определяющих в конечном счете направление химических превращений. Выявление закономерностей протекания химических реакций в свою очередь подводит к возможности управления этими реакциями при решении как научных, так и технологических задач. Роль каталитических (ферментативных) и фотохимических процессов в развитии и жизни растений и организмов чрезвычайно велика. Большинство технологических процессов также осуществляется с применением катализа. Поэтому изучение основ катализа и фотохимии необходимо для последующего правильного подхода к процессам, происходящим в природе, и четкого определения движущих сил этих процессов и влияния на них внешних факторов. Перенос энергии часто осуществляется с возникновением, передачей и изменением значений заряда частиц. Для понимания этой стороны сложных превращений необходимо знание электрохимических процессов. Зарождение жизни на Земле и ее развитие невозможно без участия растворов, представляющих собой ту необходимую среду, где облегчается переход от простого к сложному и создаются благоприятные условия для осуществления реакций, особенно успешно протекающих на разделе двух фаз. [c.379]

Совершенно очевидно, что две движущие силы химической реакции - стремление к минимуму энергии и к максимуму энтропии - могут не совпадать по направлению действия. Так, например, в трех экзотермических реакциях [c.138]

В химических реакциях, идущих при постоянном давлении, одновременно изменяются и энтальпия и энтропия, а процесс протекает в направлении, при котором уменьшается общая движущая сила реакции. [c.31]

Химические реакции в первом приближении можно охарактеризовать как процессы, при которых происходит перераспределение электронов внешних оболочек Направление реакции существенно зависит от распределения электронов в реагирующих молекулах Совокупность факторов, управляющих распределением электронной плотности и возможностью образования новой, более стабильной системы, обладающей минимальной потенциальной энергией, в конечном счете обусловливает протекание химической реакции, является ее движущей силой [c.63]

Направление тока определяется соотношением потенциалов двух электродов. Разность потенциалов или электродвижущая сила Е — мера движущей силы реакции. Есл э. д. с. обратимого элемента сбалансирована извне эквивалентной и противоположно направленной э. д. с., то никаких химических изменений в элементе происходить не будет. Однако, если внешнюю э.д.с. затем уменьшить на очень малую величину, от элемента будет течь небольшой ток и пойдет реакция. Если, наоборот, приложенную извне э. д. с. увеличить на очень малую величину, ток начинает течь в противоположном направлении и химическая реакция будет обращена. Измерение э. д. с. гальванического элемента компенсационным методом, когда э. д. с., взятая от потенциометра, сбалансирована почти точно э. д. с. самого элемента, максимально приближается к условиям термодинамической обратимости, поэтому к таким системам могут быть приложимы принципы термодинамического равновесия. [c.12]

Так как самопроизвольные (естественные) процессы совер. шаются в направлении падения потенциала (таков, например-перенос заряда в электрическом поле), то уменьшение изобар, иого потенциала (Д2<0) отвечает самопроизвольной реакции-Важным следствием второго начала термодинамики является, таким образом, возможность по знаку величины Д2 определять направление реакции, а по абсолютной величине ДЕ оценивать ее движущую силу , или, как часто говорят, величину химического сродства . [c.33]

Если химические вещества, формулы которых записаны в левой части уравнения химического равновесия, и вещества, формулы которых записаны в правой части этого уравнения, имеют одинаковую энтропию (вероятность), реакция будет идти в том направлении, при котором происходит выделение тепла, т. е. в направлении протекания экзотермической реакции. Если вещества в левой и правой части уравнения имеют одну и ту же энергию, реакция будет протекать от веществ с меньшей вероятностью (энтропией) в направлении веществ с большей вероятностью (энтропией). При равновесии, когда реакция не обнаруживает преимущественной тенденции протекания ни в прямом, ни в обратном направлении, свободная энергия веществ левой части уравнения точно равна свободной энергии веществ правой части уравнения. При равновесии движущая сила изменения теплосодержания (изменения энтальпии), сопровождающего реакцию, полностью уравновешивается движу-щей силой изменения вероятности (изменения энтропии). [c.525]

В термодинамических системах возможность химической реакции и направление ее хода определяются изобарно-изотермическим потенциалом, или энергией Гиббса О. Этот параметр можно рассматривать как движущую силу химической реакции. [c.177]

Для конкретного решения вопроса о реальности или абстрактности той или иной возможности превращения химического вещества в данных конкретных условиях необходимо знать движущие силы реакции и факторы, противодействующие ее протеканию. В общей форме выяснением возможностей, направления и пределов самопроизвольного протекания химических процессов занимается химическая термодинамика. На основе второго закона [c.268]

Как и при поглощении СОг аммонизированным рассолом (см. гл. УП), скорость абсорбции углекислоты содовым раствором определяется двумя факторами скоростью химической реакции, сопровождающей поглощение СОг, и движущей силой абсорбции, т. е. разностью давлений СОг в карбонизующем газе и над раствором. С повыщением температуры первый фактор — скорость химической реакции — ускоряет поглощение СОг, а второй фактор замедляет, так как с повышением температуры увеличивается равновесное давление СОг над раствором, следовательно, уменьшается движущая сила абсорбции. Наличие двух факторов, влияющих в противоположных направлениях, говорит о наличии оптимума для температуры карбонизации. Этот оптимум лежит в пределах 80—60° С. Первая температура относится к поступающему на карбонизацию раствору соды, в котором еще мало бикарбоната и равновесное давление СОз невелико, а вторая — к конечному карбонизованному раствору, в котором возросшее содержание бикарбоната начинает с повышением температуры заметно влиять на равновесное давление СОг над раствором, а значит, уменьшать движущую силу абсорбции. [c.294]

Дистилляция. При дистилляции массопередача заключается 3 переносе молекул вещества из жидкости в виде пара с последующей его конденсацией. Движущая сила процесса стремится переместить легкие компоненты жидкости в паровую фазу, а тяжелые компоненты пара—в жидкую (предполагается, что химическая реакция не протекает). Таким образом, диффузия идет в двух противоположных направлениях. Поскольку скорости массопередачи в обоих направлениях должны быть равны, то равновесие процесса дистилляции является динамическим. Однако равновесие может нарушаться вследствие изменения состава среды, давления пара и притока тепла. [c.244]

В химических процессах в общем случае одновременно изменяются и энергия системы и ее энтропия, и процесс протекает в направлении, при котором общая, суммарная, движущая сила реакции будет уменьшаться. Запишем сказанное так. [c.78]

Химические процессы, сопровождаемые диффузией, обычно проходят с участием химических реакций, при которых образуются новые вещества. Чтобы попасть в место протекания реакции, реагенты должны преодолеть диффузионное сопротивление, а чтобы реакция продолжалась, продукты реакции должны диффундировать в окружающую среду. Если такие стадии протекают последовательно, то их можно рассматривать раздельно и складывать ряд сопротивлений, находя общее сопротивление, оказываемое суммарной движущей силе. Такая картина, например, наблюдается в случае гетерогенной реакции, при которой диоксид серы взаимодействует с кислородом на поверхности твердого катализатора, в результате чего образуется триоксид серы. Газообразные кислород и диоксид серы химически не взаимодействуют до тех пор, пока они не достигнут поверхности твердого катализатора однако на их концентрациях в месте протекания реакции могут сказываться сопротивление диффузии через газовую смесь и сопротивление диффузии продуктов реакции в направлении от катализатора. Само наличие реакции не воздействует на диффузионные сопротивления, которые можно определять способами, описанными ранее. [c.334]

Диффузия — это перемещение вещества в результате хаотического движения частиц, обусловленного кинетической энергией, или направленного движения их, определяемого градиентом концентрации или химического потенциала. В последнем случае диффузия протекает в сторону меньшей концентрации или большего химического потенциала. Движущей силой диффузии, как и любой другой реакции, является разность термодинамических потерщиалов. Механизм диффузии в твердых телах достаточно сложен. Согласно начальным представлениям (Хевеши), процесс диффузии рассматривался как попарный обмен местами соседних элементов решетки при их тепловом движении. Однако впоследствии появились другие взгляды (Иоффе) на механизм перемещения вещества в кристаллической решетке, послужившие основой для количественной теории диффузии (Френкель, Вагнер, Шоттки). [c.205]

Законы химической термодинамики определяют возможность, направление и степень протекания химического превращения веществ — химической реакции. Эти сведения получают путем расчета величины изменения свободной энергии рассматриваемой системы, знака этого изменения, а также величины константы равновесия. Как указывалось в гл. 8, процесс происходит, вернее может происходить, если он приводит к уменьшению свободной энергии. Это изменение свободной энергии можно считать, таким образом, движущей силой процесса. При Л0 = 0 изменение системы не происходит, так как равна нулю движущая сила такого изменения, система является равновесной. Чем дальше система от равновесия, т. е. чем больше разность энергий данного и ра вновесного состояний, тем больше величина АО, тем больше выигрыш в энергии при переходе системы в равновесное состояние, потому что, можно сказать, большей оказывается движущая сила процесса. [c.196]

Огромным достижением конца прошлого столетия было установление того положения, что каждому веществу можно приписать некоторое количество энергии, называемой энергией Гиббса (или гиббсовой энергией), причем реакция в системе при постоянной температуре может протекать в том случае, если сопровождается уменьшением энергии Гиббса, т. е. если энергия Гиббса исходных реагирующих веществ больше энергии Гиббса продуктов реакции. Энергия Гиббса вещества является свойством, выражающим одновременно как энтальпию данного вещества, так и присущую ему вероятность (энтропию). Если химические вещества, формулы которых записаны в левой части уравнения химического равновесия, и вещества, формулы которых записаны в правой части этого уравнения, имеют одинаковую энтропию (вероятность), реакция будет идти в том направлении, при котором происходит выделение теплоты, т. е. в направлении протекания экзотермической реакции. Если вещества в левой и правой части уравнения имеют одну и ту же энтальпию, реакция будет протекать в направлении от веществ с меньшей вероятностью (энтропией) в направлении веществ с большей вероятностью (энтропией). При равновесии, когда реакция не обнаруживает преимущественной тенденции протекания ни в прямом, ни в обратном направлении, энергия Гиббса веществ левой части уравнения точно равна энергии Гиббса веществ правой части уравнения. При равновесии движущая сила изменения энтальпии, сопровождающего реакцию, полностью уравновешивается движущей силой изменения вероятности (изменения энтропии). [c.300]

Книга Гайнца Беккера Введение в электронную теорию органических реакций представляет собой четкое и ясное изложение электронных представлений о механизмах наиболее распространенных и важных реакций органических веществ, без изложения которых не обходится ни один курс органической химии, ни практика исследователя. В отличие от других книг теоретического направления, обычно ограничивающихся при изложении механизма реакций лишь графикой электронных смещений, книга Беккера, помимо очень удачной графики этого рода, вскрывает физико-химические, термодинамические и электронно-структурные факторы движущих сил реакций. Она вооружает читателя глубокими знаниями и возможностью предвидения. Первые три главы излагают общие теоретические основы проблемы химической связи, распределения электронной плотности в органических молекулах и основные положения кинетики и термодинамики органических реакций с освещением теории переходного состояния и элементарного акта реакции. Первая из этих глав, посвященная квантовомеханическим основам теории химической связи, написана в форме, доступной для химиков-органиков, обычно плохо владеющих высшей математикой. В этой главе некоторым сокращениям подверглось изложение представлений о модели атома Бора, имеющих лишь исторический интерес. В этой же главе излагаются основы квантовой механики, где Беккер подходит к уравнению Шредингера, используя аналогию с волновым уравнением. Эта аналогия имела определенное эвристическое значение при создании волновой механики. Однако она, естественно, не отражает важнейших особенностей уравнения Шредингера и вряд ли облегчает его -восприятие. Поэтому взамен этой аналогии мы изложили основы квантовой мех-лники в доступной форме, аналогично тому, как это Сделается в основных современных курсах квантовой химии. / [c.5]

Химическая энергия, накопленная в виде энергии связей АТФ, используется в двух точках фотосинтетического цикла восстановления углерода. Эта энергия служит дополнительной движущей силой для протекания цикла в направлении синтеза. В одной из этих реакций [уравнение (9) ] АТФ используется для этерификации гидроксильной группы первого атома углерода (С-1) рибулозо-5-фосфата (I). Образующийся [c.537]