Максимальная работа и константа равновесия химической реакции

В исследовании термодинамики химических превращений в конце XIX в. большую роль сыграли работы голландского физикохимика Я. X. Вант-Гоффа. Мысленно проведя газовую реакцию в равновесных условиях, т. е. сжимая и расширяя газы с совершением максимальной работы в так называемом ящике Вант-Гоффа , он вывел знаменитое уравнение изотермы химической реакции, которым связал максимальную работу, т. е. изменение энергии Гиббса в реакции, с известной из закона действия масс константой химической реакции. Так закон действия масс получил свое термодинамическое обоснование. Вант-Гофф вывел также зависимость константы реакции от температуры, получившую название уравнения изобары химической реакции. Он показал, что знак и крутизна этой зависимости определяются знаком теплового эффекта реакции, чем термодинамически обосновал принцип смещения равновесия Ле-Шателье-Брауна (1884). [c.317]

Наиболее наглядный и простой хотя и не вполне строгий метод онре-деления связи между константой равновесия и максимальной работой химической реакции в газовой идеальной системе был предложен Вант-Гоффом. > [c.91]

КОНСТАНТА РАВНОВЕСИЯ И МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТА ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ [c.89]

Чтобы доказать связь между константой равновесия и максимальной полезной работой (убылью свободной энергии), рассмотрим равновесную гомогенную газовую химическую реакцию [c.194]

Определение условий химического равновесия тесно связано с нахождением максимальной полезной работы реакции. Решение этой задачи возможно различными путями. Приведем вывод уравнения, определяющего соотношение между константой равновесия и максимальной полезной работой реакции. Наиболее простой и наглядный путь для этого был предложен Вант-Гоффом (1883). Рассмотрим вывод на частной реакции, например, реакции синтеза аммиака [c.123]

Знак максимальной работы указывает направление течения химической реакции. Наиример, если, подставив в уравнение (2.8) или (2.9) значения констант равновесия и значения концентраций реагирующих веществ, получим положительное значение максимальной работы, это укажет нам на недостаток конечных продуктов и избыток исходных веществ по сравнению с равновесными и на возможность самопроизвольного протекания реакции в прямом наиравлении. [c.17]

Какова связь между максимально полезной работой, константой равновесия, начальным давлением или концентрацией исходных веществ и продуктов реакции при постоянной температуре Вывести изотермы химической реакции. [c.266]

В пособии рассматриваются классы гомо- и гетеросоедипений (простые вещества, оксиды, хлориды, гидриды бинарные и сложные, типа кислородных кислот, солей и оснований), виды химических реакций (фазовые превращения, реакции обменного разложения, окислительно-восстановительные и комплексносоединительные), учения о тепловых эффектах и скоростях химических реакций, о химическом равновесии и электрохимии. Вводятся представления об энтропии веществ в различном агрегатном состоянии, о максимальной работе химических реакций, о порядке реакции дается количественная связь между этими характеристиками и тепловым эффектом реакции, константой химического равновесия и температурой. [c.240]

Уравнения (210) и (211), связывающие максимальную полезную работу реакции и энергии Гельмгольца и Гиббса с константами равновесия и начальными концентрациями веществ, участвующих в реакции, или их парциальными давлениями, называются уравнениями изотермы химической реакции или уравнениями Вант-Гоффа). [c.131]

При постоянной температуре максимальная работа, произведенная в результате самопроизвольной прямой или обратной реакции, зависит от разницы концентраций исходных веществ и продуктов реакции и от константы химического равновесия. Исходные концентрации в реакционной смеси задаются произвольно и, следовательно, известны. По ним с помощью закона действующих масс могут быть найдены равновесные концентрации и выход целевого продукта реакции. Вычисление максимальной работы через концентрации реагирующих веществ или, наоборот, определение положения равновесия по известной величине А тах = —AG при различных температурах и давлениях составляют две главные задачи в термодинамике химических равновесий. [c.131]

Связь константы химического равновесия с максимальной работой реакции [c.233]

Максимальная работа реакции связана с константой равновесия простым соотношением, которое впервые было выведено Вант-Поф-фом в 1885 г. Он доказал, что между константой химического равновесия (или произведением растворимости ПР) и разностью приращения свободных энергий существует логарифмическая зависимость — AZ = = RT ln К, где R — газовая постоянная, Т — абсолютная температура по Кельвину. [c.234]

Это уравнение называют изотермой реакции. Оно позволяет вычислить максимальную работу реакции, если известна константа химического равновесия и начальные концентрации реагирующих веществ. [c.159]

Это уравнение является уравнением максимальной работы реакции, или изотермой реакции. Сравнивая с уравнением (336), замечаем различие в знаках правой части. Это объясняется тем, что в данном случае константа химического равновесия равна величине, обратной которая стоит в уравнении (336), [c.191]

Константа равновесия и максимальная работа реакции. Найдем максимальную работу химической реакции, происходящей между идеальными <газами при некоторых заданных концентрациях. Для простоты начнем с конкретного примера реакции [c.107]

Проверка уравнения Гельмгольца. Выведенное уравнение Гельмгольца легко доступно опытной проверке, поскольку можно для разных реакций сравнительно просто определять тепловые эффекты и электродвижущие силы соответствующих цепей при разных температурах. Мы видели, что измерение максимальной работы химической реакции вообще возможно лишь косвенными методами (расчет из тепловых данных, из констант равновесия и т. д.). В данном случае мы имеем единственный пример, когда эта работа может быть непосредственно измерена в виде разности потенциалов на обоих электродах гальванической цепи и при этом с очень большой точностью, значительно превосходящей точность расчетов, основанных на калориметрических методах. [c.347]

Если все же принять, что единственной причиной любых малых отклонений п или /(и) от аддитивности является химическое взаимодействие растворенных веществ с образованием только одного комплекса по схеме X+Y XY, то сопоставление численных значений максимальных отклонений от аддитивности Д/(/г)тах в двух изомолярных сериях разной конфигурации открывает возможность оценки константы равновесия К= [XF]/[J][F], на что впервые было указано в работе [15]. Далее можно попытаться сделать и следующий шаг — оценить значения энтальпии и энтропии реакции по величинам Af n) при двух различных температурах для изомолярных серий разной концентрации [16]. Результаты таких расчетов показывают лишь очень приблизительное соответствие с данными других методов (собственно, речь идет о совпадении порядка величин), а главное —ничего не дают для подтверждения исходных предположений о природе взаимодействия компонентов. [c.65]

Реакция может совершаться самопроизвольно только тогда, когда максимальная работа реакции положительна. Пределом течения реакции является состояние равновесия, соответствующее условиям Лу = О или A , = 0. В том случае, когда в уравнение изотермы химической реакции, подставив заданные концентрации (или парциальные давления) реагирующих веществ и значение константы равновесия К (или Кр) для данной температуры, полу- [c.88]

Реакция может совершаться самопроизвольно только тогда, когда максимальная работа реакции положительна. Пределом течения реакции является состояние равновесия, соответствуюш,ее условиям Лг, = О или Ар = 0. В том случае, когда в уравнение изотермы химической реакции, подставив заданные концентрации (или парциальные давления) реагирующих веществ и значение константы равновесия Kv (или Кр) для данной температуры, получим положительное значение Л , (или Ар), то заключаем, что реакция в этих условиях может протекать самопроизвольно в прямом направлении если же отрицательное, то в обратном. [c.104]

Изменение свободной энергии и- константа равновесия. Нашей главной задачей при рассмотрении изменения свободной энергии или максимальной работы, получаемой при реакции, является предсказание течения и степени протекания химической реакции. Поэтому необходимо показать, что существует соотношение между изменением свободной энергии реакции и ее константой равновесия. Соотношение между этими двумя величинами не является очевидным и его нелегко сделать наглядным. Его важность для дальнейшего изложения, однако, так велика, что необходимо попытаться вскрыть соотношение между этими двумя факторами, хотя бы и не очень строгим путем. [c.32]

Изучение связи максимальной работы с константой равновесия требует более конкретного рассмотрения проблемы химического сродства отдельных реагентов друг к другу. Прежде всего следует найти какую-либо возможность измерения максимальной работы химической реакции. Для решения этой задачи с целью более наглядного изложения часто рассматривают так называемый ящик равновесия или ящик Вант-Гоффа (рис. 32), который представляет собой гипотетическую модель, позволяющую каждый исходный реагент в отдельности сжимать или расширять в цилиндре с поршнем 1 н 2 от исходного давления до равновесного. Для этого используются специальные заслонки. Затем через проницаемую (только для данного вещества) перегородку реагент переводится в резервуар 3, содержащий смесь всех реагентов, парциальные давления которых отвечают равновесию, а получающиеся в результате реакции вещества через подобные же перегородки выводятся в цилиндры 4 и 5, где расширяются или сжимаются (каждое в отдельности) до неравновесных давлений. Количество веществ в резервуаре 3 очень велико, поэтому ввод или вывод того или другого из них практически не вызывает изменения давления или концентраций. Этот факт образно выражают словами, говоря, что в ящике имеется океан равновесия . [c.120]

Константы равновесия Кс и Кр являются важными величинами для практических расчетов химических реакций. Зная константы равновесия, можно рассчитать состав продуктов сгорания и максимальную работу реакции. Константы равновесия определяют расчетным и экспериментальным путем. Для определенных температур и типа реакций полученные значения сведены в таблицы и приведены в соответствующих справочниках и учебниках. [c.116]

Уравнение изотермы химической реакции связывает максимальную полезную работу реакции с константой равновесия и с начальными концентрациями. В стандартных условиях, когда парциальные давления каждого компонента равны 1 атм (а = 1), член [c.137]

На основании наблюдений различной тенденции веществ вступать в химические реакции друг с другом и в связи с этим разной полноты протекания реакций, показателем которой является константа равновесия, можно было предположить о наличии между веществами различного химического сродства. Благодаря трудам Гиббса (1878), Гельмгольца (1884) и Вант-Гоффа (1886) за меру химического сродства принята максимальная работа реакции. Более раннее предположение о том, что мерой химического сродства может служить тепловой эффект реакции (Томсон, 1853 Бертло, 1867) противоречит тому факту, что многие реакции протекают с поглощением теплоты (эндотермические). Это предположение противоречит также наличию обратимых реакций, при которых в зависимости от начального состава смеси процесс может протекать как в направлении экзотермической реакции, так и в обратном направлении эндотермической реакции. [c.98]

КОНСТАНТА ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ И МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТА РЕАКЦИИ [c.75]

Из сказанного следует, что должна существовать определенная зависимость между максимальной работой реакции А и константой химического равновесия. Для обратимой реакции, изображаемой общим уравнением [c.76]

Зная константу химического равновесия данной обратимой реакции при данной температуре, легко рассчитать максимальную работу реакции по формуле (26). По знаку максимальной работы А можно судить о том, в каком направлении будет идти рассматриваемая обратимая реакция при заданных значениях температуры и концентрации. Если Л О, реакция идет в прямом направлении, т. е. слева направо если А О, реакция идет в обратном направлении, т. е. справа налево если А = О, система находится в равновесии, прямая и обратная реакции идут с одинаковой скоростью. [c.76]

Повторив такой же расчет для этой реакции применительно к температуре 1500° К, получим максимальную работу с положительным знаком i4p = 37 366 кал1моль. Отсюда следует, что при этой температуре направление реакции будет противоположно ее направлению при температуре 700°. Зная Ар, нетрудно вычислить константу химического равновесия, а затем и выход химической реакции. [c.198]

Величину л mar при химических реакциях можно рассматривать как меру химического сродства реагирующих веществ. Это количественное определение понятия химического сродства, столь важного для химии, было четко дано Вант-Гоффом (1883). Несколько раньше аналогичные взгляды высказали Гиббс и Гельмгольц. Действительно, максимальная работа удовлетворяет всем требованиям, которые следует предъявить к величине, характеризующей сродство. Она зависит не от пути (при Т = onst.) и сл>"чайных условий течения реакции, а лишь от свойств реагирующих веи еств и термодинамического состояния ее знак определяет возможность или невозможность реакции. Как будет показано в 243, величина ее определяет величину константы равновесия, т. е. степень полноты реакции. Наконец, максимальная работа непосредственно указывает на ту энергию, которую нужно затратить для того, чтобы воспрепятствовать реакции, т. е. для преодоления сил химического сродства. [c.302]

Расчет химического равновесия сводится к определению максимальной полезной работы химической реакции или эквивалентного ей изобарного потенциала ( 28) Л млкс = —Изменение изобарного потенциала связано с константой равновесия для химической реакции, протекающей в газовой фазе, [c.64]

Для процессов, протекающих при постоянном объеме. Ad = О и, следовательно, А цкс =Указанные условия постоянства объема имеют место при проведении химической реакции в ящике Вант-Гоффа. Величину полезной максимальной работы при химической реакции можно рассматривать как меру химического сродства реагирующих веществ, так как она зависит только лишь от свойства реагирующих веществ и термодинамического состояния и не зависит от пути (при Т = onst) и случайных условий течения реакции. Знак полезной максимальной работы определяет возможность и невозможность реакции, и величина ее определяет константу равновесия. За величину химического сродства принято считать максимальную полезную работу реакции, когда концентрации или парциальные давления всех компонентов реакции равны единице. Следовательно, уравнение (П-4) может быть преобразовано в уравнение [c.21]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология