ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Химическое равновесие

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ В ГОМОГЕННЫХ СИСТЕМАХ [c.47]

Уравнение (11,21) получается в дифференциальной форме для его интегрирования приходится делать дополнительные допущения. Часто это понижает точность расчетов, но зато дает возможность, например, вычислить давление пара вещества при данной температуре, что крайне важно и для практических целей и теоретических расчетов химических равновесий. [c.56]

Физическая химия как наука возникла в конце прошлого века в связи с применением термодинамических методов для решения химических проблем. Этот подход оказался необычайно плодотворным. Оп кардинальным образом изменил привычные концепции эмпирической химии и создал совсем новый взгляд на проблему химического превращения. Удалось показать, и это полностью соответствует опыту, что способность веществ вступать в химические реакции зависит не только от природы реагентов, но и от физических условии проведения процесса — от давления и температуры. Для равновесных систем эту зависимость удалось описать количественно и это послужило фундаментом современной химической технологии. Другим крупным достижением термодинамики явился расчет химических равновесий без собственно химических экспериментов. Появилась возможность прогнозировать выходы продуктов реакции только па основе данных о термодинамических свойствах отдельных реагентов. С тех пор термодинамика заняла прочное место в теоретической химии и стала первой частью любого курса физической химии. [c.3]

Скорость реакций и химическое равновесие (работа 5, теоретическая часть, пп. 1—3). [c.242]

Весьма часто при проведении химической реакции получается меньшее количество продукта, чем теоретически рассчитанное по уравнению реакции. Причины этого могут быть различны. Во-первых, многие реакции являются обратимыми. В этих реакциях не происходит полного превраш ения исходных веществ в продукты реакции, а, как известно, устанавливается химическое равновесие, при котором в тех или иных соотношениях в реакционной системе присутствуют и исходные вещества, и продукты реакции. Во-вторых, при проведении реакций неизбежно некоторое количество веществ теряется на стенках сосудов, на поверхности мешалок, уменьшается в результате испарения и т. д. [c.97]

Условно книгу можно разделить на две части. В первой из них (гл. 1 —17, а также 24 и 29) изложены общие основы и законы химии и теоретические представления, на которых эта наука базируется. Подробно освещены вопросы строения вещества, свойства различных его агрегатных состояний и растворов, читатель знакомится с важнейшими типами химических реакций и классами веществ, излагаются основные представления химической термодинамики и кинетики, законы химического равновесия, начала электрохимии, ядерной химии, химии поверхностных явлений и коллоидных систем. [c.5]

Вторая часть книги содержит разнообразный материал описательной химии. Основной упор здесь сделан на изложение неорганической химии, которое сопровождается последовательным выявлением периодических закономерностей в свойствах различных типов соединений. Более подробно, чем обычно, рассматривается химия простых анионов и катионов, а также оксианионов различных элементов и их кислородсодержащих кислот на современном уровне изложены основы химии координационных соединений, в том числе вопросы их строения, устойчивости и стереоизомерии. Сравнительно более лаконично подана органическая химия, хотя по существу затронуты все важнейшие стороны этой обширной области химии, включая механизмы органических реакций, химию полимеров и биохимию. В конце книги помещена не совсем обычная для учебных пособий глава, посвященная актуальной теме—связи химии с загрязнением окружающей среды. Во второй части книги постоянно применяются структурные представления, законы химического равновесия и подходы, использующие теоретические воззрения на природу кислотно-основных и окислительно-восстановительных процессов. Благодаря этому описательная химия превращается из несколько монотонного перечисления свойств веществ и наблюдаемых закономерностей их поведения в увлекательное объяснение научных, практических, а нередко и известных из повседневного опыта фактов на базе химических представлений. [c.5]

Сборник состоит из трех частей Ионные равновесия , Количественный анализ , Физико-химические методы анализа . В первой части приведены вопросы, упражнения и задачи, связанные с теоретическим расчетом полноты протекания химико-аналитических реакций в заданных концентрационных условиях. Во второй и третьей частях — по расчетам массы навески, концентрации, объемов растворов и т. д. В каждой главе приведены подробные решения типовых задач. [c.2]

Химический потенциал есть функция состояния системы и имеет определенное значение при определенных температуре, давлении и концентрациях. Формула (11.25) показывает, что знание значений химических потенциалов всех составных частей системы при данных условиях позволило бы очень просто решить вопрос о химическом равновесии в данной системе. Однако, к сожалению, нет прибора, который бы позволил измерять химические потенциалы так, как мы измеряем температуру термометром или давление манометром. Поэтому практически решать вопрос о равновесии приходится другим путем химические же потенциалы имеют большое теоретическое значение, так как при помощи их выводятся важные законы, например правило фаз. [c.17]

РАВНОВЕСИЕ реакций В ГАЗОВОЙ ФАЗЕ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Понятие о химическом равновесии [c.142]

Наиболее важные теоретические главы, в частности посвященные свойствам газов, скоростям реакций, химическому равновесию и термохимии, изложены достаточно подробно, и они могут составить удовлетворительную основу для подготовки студентов, специализирующихся в области химии. При подготовке студентов других специальностей большую часть этих глав можно опустить. [c.12]

Если каталитическая активность поверхности велика, вполне возможно, что скорость реакции будет определяться скоростью процесса диффузии к поверхности катализатора или от нее. Такое положение часто преобладает в каталитических реакторах (см. гл. 4 и 9). Однако весьма часто скорость каталитической реакции определяется скоростями процессов десорбции (для удобства можно считать, что десорбция означает процесс, объединяющий стадии 3 и 4) или адсорбции. Поэтому целесообразно ознакомиться с теоретическими способами определения скоростей этих процессов. Несомненно, одним из наиболее удачных методов определения скоростей адсорбции и десорбции следует считать способ, основанный на теории абсолютных скоростей реакций [68], которая вводит концепцию химического равновесия в область кинетики реакции с помощью методов статистической механики. [c.50]

Основная трудность теории растворов состоит в отыскании неидеальной части химического потенциала каждого компонента как функции состава, температуры, диэлектрической постоянной и других возможных переменных. Если эта функция известна, вычисление любого химического равновесия и го интерпретация не представляют труда. Таким образом, задача теории растворов заключается в нахождении теоретического выражения для коэффициента активности. Однако, как справедливо отмечено в работе [2], уравнение состояния растворов в настоящее время отсутствует, и при интерпретации равновесий используют значения химических потенциа- лов, найденные экспериментально. [c.7]

Приведенные примеры химических равновесий при реакциях под давлением являются лишь небольшой частью материала, накопленного в этой области. Их назначение — проиллюстрировать приложимость излагаемых теоретических положений к конкретным экспериментальным данным. [c.76]

До известной степени противопоставлением статистическому методу является метод термодинамический, принесший богатые плоды и до сих пор остаюш,ийся основанием всех энергетических расчетов и расчетов химических равновесий. Этот метод, занимающий особенно большое место в курсах физической химии, является, прежде всего, широким обобщением фактического материала Б области взаимной связи и взаимных превращений разных форм энергии. Законы термодинамики, по существу, являются выражением суммарного результата статистических закономерностей, и все выводы термодинамики в применении к химии могут, в принципе, быть получены также и с помощью статистического метода, однако, большей частью гораздо более сложным путем. Важно то, что применение термодинамики не требует знания механизма процессов, в то время как для статистического описания это необходимо. Поэтому применение термодинамики в ее классических рамках более просто и не зависит от полноты или правильности наших сведений о внутреннем механизме процессов. Зато термодинамический метод никогда не может дать столь полных сведений, как статистический, и должен быть дополнен последним во всех случаях, когда задача должна быть решена теоретическим путем до конца, вплоть до числовых результатов. [c.13]

Несколько сокращены и частично переработаны теоретические части глав Гетерогенные равновесия и Химическая кинетика . [c.10]

Однако сформулированная Н. И. Степановым задача метрики химических диаграмм оказалась неактуальной. Построение диаграмм состав — свойство гомогенных систем с помощью теоретических расчетов, не прибегая к эксперименту, не может быть целью исследований. Диаграммы состав — свойство гомогенных систем, в отличие от диаграмм состояния гетерогенных систем, пе отражают в наглядном виде характер взаимодействия между компонентами. Более важной задачей метрики химических диаграмм следует считать использование диаграмм состав — свойство, построение которых экспериментальными методами не вызывает принципиальных затруднений, для исследования характера взаимодействия компонентов. Решение этой задачи становится возможным после установления функциональной зависимости между составом и свойствами физико-химических систем. С учетом сказанного под метрикой химических диаграмм следует понимать раздел физико-химического анализа, устанавливающий функциональную зависимость между составом системы и свойствами на основе общих законов химии и физических констант составных частей системы. В задачу метрики химических диаграмм входит исследование ионно-молекулярного состояния вещества, определение состава химических соединений и констант химических равновесий. [c.128]

В теоретическом разделе, охватывающем большую часть книги, изложены довольно полно, но элементарно теоретические основы, причем особое внимание уделено строению соединений, теории электролитической диссоциации, химическому равновесию, произведению растворимости, образованию комплексных ионов и окислению — восстановлению. Для проверки степени усвоения студентами изложенных основ даны типичные задачи. [c.9]

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Понятие о химическом равновесии [c.137]

Книга написана в соответствии с общими задачами курса процессов и аппаратов химической технологии, в теоретической части которого рассматриваются вопросы статики и кинетики процессов. Последняя включает представления о механизме и скорости элементарных актов переноса или превращения (микрокинетика), а также учитывает гидродинамические и тепловые явления (макрокинетика). Ввиду того, что в литературе по адсорбции за последние 40 лет для целого круга макрокинетических явлений установился термин динамика адсорбции , мы сочли возможным придерживаться этой устоявшейся терминологии, хотя, по нашему мнению, теория каждого процесса химической технологии должна состоять из двух разделов — статики (равновесие) и кинетики (развитие процесса во времени). [c.6]

Зависимость (9-24, б) очень важна для расчета химических процессов. Пз нее следует, что концентрацип определенного компонента в двух соприкасающихся фазах даже при равновесии не бывают одинаковыми, а только сближаются и в некоторых пределах (см. ниже) пропорциональны (т. е. концентрация в одной фазе пропорциональна концентрации в другой фазе). Это делает возможными различные процессы разделения, а также часто используется в химической промышленности для создания условий переноса компонентов между отдельными фазами. Зависимость (9-24, б) была экспериментально установлена Раулем и Генри в начале XIX века. Теоретические ее обоснования разработаны значительно позже в ходе развития физической химии. [c.134]

Технологические расчеты, как известно, базируются на физикохимических принципах осуществления процессов и сводятся к их количественной интерпретации. Они включают вычисление выходов реакций и скоростей процессов, расчеты материальных и тепловых потоков, определение размеров и числа аппаратов, определение расхода сырья, энергии и других производственных затрат и пр. Часть таких расчетов, например теоретическое вычисление равновесия реакций, расчет типовых аппаратов студенты выполняют в процессе общетехнической подготовки, при изучении курсов физической химии, процессов и аппаратов химической техники и некоторых других. [c.3]

Действие высокого давления на сложные химические процессы весьма многообразно. Так, например, давление может сильно ускорить такие последовательные или параллельные реакции, которые при низких давлениях протекают крайне медленно. Тогда в числе продуктов реакций могут оказаться вещества в концентрации значительно больщей, чем при осуществлении этих же реакций при низких давлениях. Наряду с этим возможно резкое увеличение равновесных концентраций веществ, которых при низких давлениях было очень мало, из-за различной сжимаемости исходных веществ и продуктов реакции. Естественно, что состав продуктов сложных процессов определяется и равновесием, и скоростью составляющих их простых реакций. Поэтому-очень часто невозможно определить, за счет какого фактора — кинетического или термодинамического изменился под высоким давлением состав продуктов реакции. Приходится делать те или иные предположения, основываясь и на экспериментальных данных и на теоретических соображениях. [c.186]

Правило фаз, как наглядно показывают приведенные примеры, дает лишь качественную характеристику равновесной системы. Необходимые же для изучения и теоретического расчета процессов массообмена количественные соотношения компонентов сосуществующих фаз (их составы) в равновесных системах большей частью не поддаются теоретическому расчету, а определяются экспериментальным путем. Для распространенных на практике систем количественные данные о равновесных составах фаз приведены в разных справочниках и специальных руководствах. По этим данным строят в требуемых системах координат диаграммы равновесия, необходимые для анализа и расчета массообменных процессов и аппаратов. Эти диаграммы имеют различный вид в зависимости от физико-химических свойств систем наиболее типичные из них рассматриваются ниже. [c.425]

Как правило, схема процессов абсорбции углеводородов сравнительно проста. При первичном процессе какие-либо основные или побочные химические реакции не протекают часто вполне применимы уравнения равновесия между паром и жидкость)о, выведенные из законов для идеальных растворов. Поскольку массообмен в этих случаях не усложняется протеканием химических реакций в жидкой фазе, проектные расчеты могут основываться на обычных концепциях коэффициента абсорбции и теоретической тарелки. Важнейшим осложняющим фактором при расчете абсорбционных установок для выделения углеводородных продуктов часто является присутствие весьма многочисленных компонентов. Это не только чрезвычайно сильно усложняет вычисления, но и вызывает необходимость располагать обширными данными по равновесиям для этих многочисленных компонентов. Равновесные данные для сравнительно простых смесей парафиновых углеводородов, встречающихся при процессах абсорбции природного газа, подробно рассматриваются в литературе. Методика расчета таких установок вполне установилась и с достаточной полнотой изложена в ряде руководств [39—41]. Кроме того, в коксовом газе наряду с азотистыми, сернистыми и кислородными соединениями содержатся многочисленные циклические углеводороды и поэтому методика расчета установок для выделения углеводородов из таких газовых систем разработана несколько меньше. Поскольку удаление нафталина является важной фазой очистки каменноугольного газа, используемого в качестве бытового топлива (вследствие частого образования твердых [c.371]

Уравнение (1У.12) получается в дифференциальной форме для его интегрирования приходится делать дополнительные допущенргя. Часто это понижает точность расчетов, но зато дает возможность, например, вычислить давление пара вещества при данной температуре, что крайне важно для практических целей и теоретических расчетов химических равновесий. Применяя уравнение (1У.12) к процессу изотермического испарения, т. е. переходу жидкость— -пар, и имея в виду, что др дТ обычно не зависит от объема, можно написать [c.132]

Настоящая работа состоит из теоретической и экспериментальной частей. В теоретической части впервые дана общая трактовка таких равновесных систем, в которых ион (или молекула) М находится в химическом равновесии с рядом соединений М.А, МАг,. .. образованных присоединением к М (центральной группе) одного или более лигандов А (молекул или ионов). Частные случаи таких систем рассматривали уже много раз, но общий случай еще не изучали. Цель такой общей трактовки заключается в том, чтобы показать, каким образом можно определить все константы равновесия и как положение равновесия в системе зависит от величины этих констант. Интересен также вопрос, как значения ступенчатых констант равновесия, особенно их соотнощение, зависят от строения и пространственной структуры индивидуальных соединений. Этому вопросу посвящены главы IV — Теоретические соображения, касающиеся соотнощений между ступенчатыми константами V — Величина остаточного эффекта и лиганд-эффекта в системах со ступенчатым комплексообразованием VI — Некоторые проблемы химии комплексных соединений в связи с новыми исследованиями образования амминов металлов и VII — О строении и пространственной структуре амминов металлов . [c.18]

Для полной характеристики химической реакции необходимы тер.модинамические и кинетические данные. Термодинамические характеристики реакции синтеза аммиака обстоятельно исследованы. Известны также зависимости константы химического равновесия, тепла реакции и термодинамического потенциала реакции (свободной энергии) от температуры и давления, а также от состава газовой смеси. Теоретические данные и экспериментальные измерения хорошо согласуются в области наиболее часто применяемых давлений (ниже 600 ат). Иначе обстоит дело с кинетикой реакции. Кинетические характеристики определяются путем измерения скорости реакции, зависящей от изменения концентрации прод жта во времени (в различных условиях), и путем установления механизма реакции. Законы химической кинетики в гомогенной системе часто можно точно выразить математически для многих хи.мических реакций доказано хорошее совпадение результатов вычислений с экспериментальными данными. В зависимости от количества молекул, принимающих участие в реакциях, они подразделяются на MOHO-, ди- и тримодекулярные, или на реакции первого, второго и третьего порядка, так как скорость реакции пропорциональна произведению концентраций. [c.505]

В последующие годы развитие химической термодинамики пошло по двум, сначала совершенно независимым линиям. Первая связана с именами Гельмгольца и Вант-Гоффа, вторая — с именем Гиббса, В 1882 г. Гельмгольц в статье под названием К термодинамике химических реакций предложил разделить химическую энергию на две части способную превращаться только в теплоту и способную превращаться в другие виды работы. Первую он назвал связанной, а вторую свободрой энергией- Гельмгольц показал, что для изотермических систем минимум свободной энергии является условием их равновесия. Таким образом, наряду с энтропией появился еще один критерий химического равновесия. Принципиальное значение имел и вывод Гельмгольца о том, что именно значения свободной энергии, а не энергии, проявляющейся путем выделения тепла, будут определять, в каком направлении может действовать химическое сродство. Следующий шаг принадлежал Вант-Гоффу (1884—1887). Оперируя моделью идеального газа, Вант-Гофф установил термодинамическим путем связь между равновесными коицептрациями исходных веществ и конечных продуктов реакции, т. е. вывел теоретически закон действия масс. Вант-Гофф предложил также уравнение, выражающее зависимость константы равновесия (он впервые применил этот термин, так же как и знаки для обратимых реакции) от температуры, установил зависимость между константой равновесия К и работой Е. которую может произвести химическое сродство [c.121]

Общие соображения. Вопросы химического равновесия и их связь со строением реагирующих веществ уже давно привлекали внимание химиков, как практиков, так и теоретиков. Этот интерес отчасти объясняется строгостью и изяществом используемого при этом термодинамического метода, а отчасти также значительностью этих вопросов. С практической точки зрения знание констант равновесия чрезвычайно важно, так как оно позволяет предсказать, может ли рассматриваемая реакция итти в нужном направлении при реализуемых экспериментальных условиях, и дает возможность выбора наиболее благоприятных условий. С теоретической точки зрения знание констант равновесия, также очень существенно, так как оно позволяет понять, почему структурные изменения приводят к наблюдаемым эффектам, и часто дает возможность предсказать, какое действие будут иметь те или иные изменения структуры. Значение констант равновесия для теории явилось одним из стимулов развития до-квантово-механических теорий промежуточных состояний и мезомерии ( 1.2) и составляет основу этой главы. [c.237]

Ныне пришло иное время, когда так называемая физическая химия пли, правильнее сказать, часть теоретической химии, где учение о химических равновесиях наиболее важно, стала занимать, несомненно, первое место, как видно даже из того, что высшими представителями нашей науки в настоящее время считаются Ваитгоф в Берлине, Рамзай в Лондоне, Дюар и Ливендт в Кембридже и тому подобные лица, занимающиеся преимущественно так называемой физической химией. К числу таких лиц относится и выбывший из Юрьева мой уважаемый друг Густав Августович Тамман, оставивший после себя вакантную кафедру и целую школу своих последователей, разраба- [c.377]

Предположение о физическом равновесии в кинетическом режиме иногда вызывает вопрос, как Может происходить массопередача, если фазы находятся в равновесии Это объясняется тем, что в результате химической реакции в реакционной фазе меняется концентрация соединения, переходящего из этой фазы в другую, но массопередача происходит так быстро, что в любой момент концентрации чрезвычайно мало отличаются от равновесных (практически не отличаются). Поэтому при очень малой разности Xi— или х1—Х2 (х — концентрация молекул РеАз в приведенном примере экстракции железа ацетил ацетоном), но при больших коэффициентах массопередачи Kt или Кг произведение Ki(x,—х ) или / 2(. 2—- 2) является конечной величиной. Необходимо иметь в виду, что при определении равновесных концентраций последние определяются с известным приближением, зависящим от точности измерений. Теоретически для достижения равновесия требуется бесконечное время, но 1рактически часто через некоторый конечный промежуток отклонение концентраций от равновес- [c.12]

Чтобы понять формирование химического равновесия на этапах купажирования и снижения крепости, мы исследовали состав спиртов для купажа в производстве трехзвездочного коньяка, а также получающийся в результате купаж. В состав купажа входят семнадцать коньячных спиртов в соотношении от 0,1 до 48,2%. Средняя крепость коньячного спирта до ее снижения составила 64,3% об., а после снижения — 50,4% об. Значительная часть спиртов в этом купаже необходима для поддержания стабильного качества готового поступающего в продажу продукта. Результаты нашего исследования приведены в табл. 9.8, включая отклонения в содержании некоторых компонентов (альдегидов, ацеталей, сложных эфиров, спиртов) от теоретически ожидаемого. Из этой таблицы можно видеть, что происходят общее увеличение содержания основных спиртов и уменьшение содержания сложных эфиров. Так, содержание сложных эфиров, продуцированных из уксусной кислоты, существенно уменьшилось (более чем на 10%), в частности [c.267]

Эта специфика состоит в том, что такие вузы, как МИЭТ, МИФИ, МФТИ и др., даже для технологических специальностей отличаются повышенным уровнем математической подготовки и наличием в учебных планах солидного курса теоретической физики. Это позволяет, с одной стороны, шире использовать язык формул, с другой — усилить отдельные части курса и, в частности, уделить более серьезное внимание химической термодинамике и основам учения о фазовых равновесиях, учитывая исключительно возросшую роль этих разделов науки в технологии производств электронной техники и в особенности микроэлектроники, за счет исключения таких разделов, как строение вещества, статистическая механика, и некоторых других. [c.3]

Большое внимание привлекла к себе также публикация Д. Бартона и Р. Куксона, в которой излагались основы конформационного анализа и отмечалась особая роль в химии алифатических, ациклических и гетероциклических соединений предпочтительных по энергии конформаций. "Основной принцип конформационного анализа, - полагают авторы, -состоит в том, что физические и химические свойства молекулы могут быть поставлены в соответствие с ее предпочтительной конформацией" [62. С. 47]. Немного позднее Бартон, подводя итоги бурному становлению конформационного анализа в органической химии, приходит к следующему заключению "Конформационный анализ может быть применен наиболее успешно к системам, содержащим конденсированные циклогексановые кольца он превратился в общепринятую составную часть стереохими-ческого исследования стероидных и тритерпеновых систем, так же как и теоретического рассмотрения такого рода соединений" [63. С. 160]. Говоря о применении конформационного анализа, Бартон, по-видимому, не случайно делает акцент на конденсированные циклические системы. Их конформеры, как правило, разделены высокими энергетическими барьерами и поэтому имеют время жизни, достаточное для независимого участия каждого из них в химической реакции. У молекул с линейными цепями барьеры обычно составляют несколько ккал/моль, и время жизни отдельной конформации равно всего лишь 10""-10 с. В случае значительной предпочтительности по энергии одного из конформеров в химической реакции фактически участвует также одна пространственная форма молекулы. При наличии набора изоэнергетических конформеров и высокой скорости установления равновесия между ними молекула предстает в химической реакции как статистическое образование. [c.111]