Химическое равновесие — динамическое устойчивое состояние

Химическое равновесие — динамическое устойчивое состояние [c.290]

Пассивность можно определить как состояние повышенной коррозионной устойчивости металлов (в среде, где эти металлы с-термодинамической точки зрения являются реакционноспособны-ми), вызванное торможением анодного процесса. Повышение коррозионной стойкости рассматриваемых сталей, таким образом, обусловлено замедлением анодного процесса и присутствием весьма стойкого пассивного окисного слоя. Динамическое равновесие между анодным формированием и химическим растворением окисного слоя выражается скоростью коррозии в пассивном состоянии. Она составляет несколько сотых миллиметра в год. [c.31]

Поддержание устойчивости пассивного состояния в подобном динамическом равновесии будет требовать непрерывного протекания или внешнего анодного тока (при анодной пассивности) или некоторого тока, возникающего за счет процесса саморастворения при пассивировании без внешней поляризации. Этот анодный ток будет определять скорость электрохимического возобновления пассивной пленки, равную в условиях устойчивости пассивного состояния скорости процесса химического растворения пассивной пленки на внешней поверхности электрода под действием среды. [c.311]

Существование моносахаридов в циклических формах устраняет некоторые, упомянутые ранее, противоречия в объяснении химических свойств моносахаридов. Эти формы наглядно показывают отличие одного из гидроксилов — полуацетального — от остальных — спиртовых. В то же время моносахаридам присущи и многие свойства карбонильных соединений. Следовательно, циклические и открытая формы моносахаридов находятся в растворе в динамическом (таутомф-ном) равновесии, и такой вид таутомерии называется кольчато-цепной, или цикло-оксо-таутомерией. Однако в равновесном состоянии таутомерные формы находятся не в равных количествах, а с преобладанием энергетически более устойчивых изомеров. Такими, как правило, являются таутомеры с шестичленньши (пиранозными) циклами. Так, О-глюкоза в водном растворе представлена главным образом пиранозными формами (64% р- и "36% а-аномеров, рис. 15.4). Открытая и фуранозные формы присутствуют в ничтожно малых количествах, но важно отметить, что взаимные переходы циклических форм друг в друга осуществляются через открытую форму моносахарида. [c.393]

Химическую реакцию можно выразить соответствующей математической моделью, решения которой должны согласовываться с экспериментально наблюдаемым поведением данной химической системы. Кроме того, если некоторые решения будут описывать поведение системы, не наблюдавшееся до сих пор, необходимо поставить эксперимент так, чтобы получить предсказываемое моделью поведение системы и тем самым подтвердить правильность математической модели реакции. Динамические системы, такие, как химические реакции, моделируются дифференциальными уравнениями. Состояния химического равновесия представляют собой устойчивые особые точки, соответствующие решениям системы дифференциальных уравнений, моделирующей реакцию. Решения моделей могут изменяться как угодно в зависимости от вида дифференциальных уравнений. Кроме решений, соответствующих устойчивым состояниям, могут быть и решения периодические. Хотя в реакциях наблюдаются различные виды колебательного поведения, эти [c.7]

Вследствие взаимодействия микрочастиц, образующих макротела, неоднородность в распределении между ними любой другой динамической характеристики ведет к перераспределению ее значений между микрочастицами до тех пор, пока не будет достигнута однородность в ее распределении между микрочастицами, которая будет далее сохраняться практически столь долго, сколько данное тело будет изолировано от внешних воздействий. Так, неоднородность в распределении импульса между микрочастицами, являющаяся причиной различия давления в разных частях макроскопического тела, ведет к перераспределению импульса между микрочастицами до тех пор, пока для подавляющего числа микрочастиц он не окажется заключенным в узких пределах около некоторого значения и во всем макротеле не установится определенное давление, постоянное во всех его частях, которое может быть изменено только в результате воздействия на тело извне. Такое состояние устойчивого равновесия называется состоянием механического равновесия макротела. Неоднородность в составе микрочастиц, образующих макротело, также вызывает самопроизвольный процесс, ведущий к ее ликвидации и установлению однородного состава микрочастиц, т. е. к установлению химического равновесия. [c.11]

Сплошная защитная пассивирующая пленка не является инертным покрытием, но находится в состоянии динамического электрохимического равновесия с раствором, и толщина ее зависит от характера внешней поляризации и потенциала электрода. На внешней своей поверхности пассивирующая окисная пленка под химическим воздействием кислого раствора постепенно растворяется. В объеме пленки (ближе или дальше от металлической поверхно сти — в зависимости от соотношения скоростей перемещения в пассивной пленке ионов кислорода и металла) происходит процесс анодного возобновления окисной пленки, компенсирующий процесс химического растворения пленки. При сохранении пассивного состояния равновесие оказывается устойчивым потому, что утолщение пленки уменьшает процесс электрохимического роста пленки вследствие возрастающих затруднений для миграции ионов металла и кислорода в окисной пленке наоборот, недостаточная для данных равновесных условий толщина вызовет превалирование электрохимических процессов роста пленки по сравнению с процессом химического растворения. [c.311]

Стационарными состояниями (см. главу 1) называются такие состояния динамической системы, при которых она либо не изменяется во времени, либо периодически повторяется. Химические процессы (и химические реакторы) могут иметь не одно, а несколько стационарных состояний, соответствующих одним и тем же значениям параметров. С физической точки зрения наличие у динамической системы нескольких стационарных состояний обусловлено ее нелинейностью. При изменении значений параметров системы дифференциальных уравнений в общем случае изменяются как число, так и устойчивость положений равновесия этой системы. Полное решение задачи устойчивости химического процесса состоит в разбиении пространства параметров его математической модели на области, различающиеся по числу и типу устойчивости положения равновесия [33]. [c.225]

Таким образом, для многих типичных химически реакционноспособных систем, которые функционируют вдали от равновесия, можно найти близкие аналоги функционалам Рэлея—Онзагера, используемым в линейной неравновесной термодинамике. Важно, что физический смысл положительно определенных функций Ляпунова (18.7), (18.12)—(18.15) и им подобных может быть легко интерпретирован как диссипация энергии в соответствующих электротехнических эквивалентах реакционной системы. Важно также, что стационарные состояния соответствующих реакционноспособных систем обязательно устойчивые, гак же как и стационарные состояния любой из динамических систем, функционирующих в области линейной неравновесной термодинамики. Существенно, однако, что в обсуждаемых случаях справедливость [c.366]

Обычно говорят, что химическая или физическая термодинамическая система находится в состоянии равновесия, когда ее состав и свойства не претерпевают видимых изменений при постоянных внешних условиях в течение неограниченного времени. С макроскопической точки зрения это означает, что система находится в состоянии покоя или устойчивого равновесия, хотя с микроскопической точки зрения в такой системе существует некоторое динамическое равновесие, отвечающее равенству скоростей прямой и обратной реакций или процессов. Любая система, не находящаяся в состоянии равновесия, должна непрерывно переходить в это состояние с большей или меньшей скоростью. Если скорость приближения к состоянию равновесия настолько мала, что за доступный для эксперимента промежуток времени практически невозможно заметить какое-либо изменение в состоянии системы, то обычно говорят, что система находится в состоянии метастабильного равновесия. Добавление в систему подходящего катализатора должно привести к более быстрому достижению истинного равновесия. Так, ряд простых органических соединений, например нитроглицерин или бензол, в реальных условиях являются термодинамически неустойчивыми соединениями. Смесь водорода и кислорода в отсутствие катализаторов (фольги, приготовленной из сплава на основе палладия) или электрической искры также самопроизвольно не реагирует при комнатной температуре с образованием более устойчивого продукта — воды. Анализ таких реакций и процессов не представляет [c.19]

Из существующих теорий для объяснения пассивного состояния металлов рассмотрим наиболее обоснованные и признанные — пленочную и адсорбционную. Пленочная теория пассивности объясняет состояние повышенной электрохимической устойчивости металлов образованием на их поверхности очень тонкой защитной пленки из нерастворимых продуктов взаимодействия металла со средой. Пленка состоит обычно из одной фазы, может быть солевой, гидроокисной или (наиболее часто) окисной природы. Поведение металла в пассивном состоянии определяется, таким образом, не свойствами самого металла, а физико-химическими свойствами пленки. Образовавшийся на анодной поверхности при электрохимическом процессе фазовый окисел вызывает более стойкое пассивирование в кислородсодержащем электролите, имеющем нейтральную или щелочную реакцию. Вместе с тем при анодной поляризации металла в кислородсодержащих кислотах образовавшаяся пассивная пленка находится в состоянии динамического равновесия с раствором, т. е. растворение внешней части пленки под химическим воздействием электролита компенсируется одновременным процессом анодного возобновления пленки. [c.28]

Союзы между различными видами н в настоящее время играют важную роль. Например, производство мяса во многом зависит от бакте рий, входящих в состав микрофлоры пищеварительного тракта жвачных животных. Организм человека является пристанищем для ряда бактв> рий, грибов и других организмов, причем он вынужден поддерживать ними добрососедские отношения. Для борьбы с бактериальными инфекциями нам необходимы антибиотики, вырабатываемые бактериями ИЛЙ грибами. Еще более существенна наша зависимость от растений, поставляющих кислород и незаменимые питательные вещества. Окружающая нас среда в своей значительной частн является продуктом жизнедей тельности различных организмов, находящихся в состоянии динамического экологического равновесия. Совершенно очевидно, что следует ожидать быстрого расширения наших знаний в области химической экологии, причем не только по проблеме влияния одной группы организмов на другую, но и по проблеме влияния человеческой деятельности на животные и растения всех уровней организации. Должны быть исследованы такие вопросы, как последствия загрязнения окружающей среды, исчерпание озона в атмосфере и другие изменения, которые влияют на количество достигающей Земли лучистой энергии, а также вопрос о возможном значении использования человеком избыточных количеств энергии. Подобно тому как поддержание устойчивого состояния в клетке часто оказывается существенно важным для жизнедеятельности организма, для биосферы, по-видимому, необходимо доддерг жание устойчивого состояния химических циклов. [c.367]

В растворах проявляют себя так называемые ван-дер-вааль совы силы или иначе силы межмолекулярного взаимодействия. Эти силы много слабее валентных сил. На больших расстояниях между молекулами преобладают силы притяжения, а при малых расстояниях — силы отталкивания. В растворах проявляют себя и водородные связи. Растворенные вещества могут образовывать с растворителями устойчивые комплексы, которые называют сольватами. Если растворителем является вода, то такие комплексы называют гидратами, следовательно, в растворах возможно и химическое взаимодействие компонентов. По Менделееву, все взаимодействия в растворах носят динамический характер. При этом между взаимодействующими частицами А и В и продуктом их взаимодействия АВ устанавливается динамическое равновесие. Продукт взаимодействия находится в состоянии непрерывного образования и распада, т. е. [c.39]

Белковый, липидный и углеводный состав клеточных мембран находится в состоянии динамического равновесия в течение всей жизни клетки. Это равновесие является ранним завоеванием эволюции, Основной план химического строения мембран сформировался давно — у разных видов, не объединенных ни генетической, ни экологической общностью, встречаются одни и те же фосфолипиды в близких соотношениях (Крепе, 1981). Видимо, этот набор фосфолипидов обеспечил мембранным структурам какие-то преимущества. Такими преимуществами могут быть термодинамическая стабильность, динамическая подвижность, сочетание легкости обмена компонентами со средой и определенной устойчивости структуры, избирательность реакции. Однако вопрос о том, каким образом набор фосфолипидов обусловливает те, а не иные свойства мембраны, не имеет однозначного ответа. [c.52]

Сплошная защитная пассивирующая пленка находится в состоянии динамического электрохимического равновесия с раствором. На участках пленки, более слабых в данный момент времени, протекают преимущественно анодные процессы, сводящиеся к анодному окислению, и, следовательно, к утолщению пленки в результате встречной диффузии в ней ионов. металла и кислорода. Это будет приводить к торможению и прекращению на этих участках анодного процесса. На участках пленки, несколько более толстых, анодный процесс затруднен, но вследствие свободной проходимости электронов еще может ОС ществляться катодный процесс деполяризации п тем восстановления окис, 1ите.1я корро,знонно11 среды.. Анодные и катод ные процессы протекают по всеГ поиерхнскти п.к нкп, чередуясь, однако, во времени местами. Наличие таких процессов будет обеспечивать постоянное поддерживание пленки в сплошном, беспористом состоянии. При стабилизации пассивного состояния сохраняется постоянство толщины пассивной пленки (для неизменных условий). Поддержание устойчивости пассивного состояния в подобном динамическом равновесии требует непрерывного протекания или внешнего анодного тока (при анодной пассивности), или некоторого тока, возникающего в результате процесса саморастворения при пассивации без внешней поляризации. Этот анодный ток будет определять скорость электрохимического возобновления пленки, равную в условиях устойчивости пассивного состояния скорости химического растворения пассивной пленки на внешней поверхности электрода под действием среды. [c.111]

Опыт показывает, что при протекании любой химической реакции при определенных внешних условиях (например, при постоянной температуре и постоянном общем давлении или же при постоянной температуре и постоянном общем объеме) рано или поздно наступает такое состояние, когда соотнощение между концентрациями продуктов реакции и исходных веществ становится постоянным, вполне определенным для данной температуры, и сохраняется таким до тех пор, пока не будет изменена температура. Подобное состояние соответствует состоянию устойчивого химического равновесия. При этом концентрации (или активности) реагентов (как исходных веществ, так и продуктов реакции) называются равновесными концентрациями (шш равновесньши активностями). При химическом равновесии реакции не останавливаются — они продолжают протекать как в прямом, так и в обратном направлении, однако изменение концентрации всех реагентов за счет протекания реакции в прямом направлении компенсируется изменением их концентраций вследствие протекания реакции в обратном направлении, т. е. химическое раинове-сие является динамическим. Состояние химического равновесия может достигаться различными путями можно ввести в систему только исходные вещества, или же только продукты реакции, или же произвольную смесь исходных веществ и прод>ктов реакции — в любом случае через некоторое время в результате протекания реакции н том или ином направлении концентрации реагентов достигнут равновесных значений. [c.68]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология