Термодинамическая химическая система

Значения 0(298) реакций (2), (3) и (5) практически равны значениям Д С (298), и выход продуктов при равновесии равен единице. Для реакций (1) и (4) Д О(298) близки к нулю, и выход продуктов очень мал. Однако химическое сродство определяет только возможную глубину процесса, но не характеризует полностью реакционную способность системы. Примером этого является смесь Нг и Оа, для которой Д О(298) л ДгО°(298) = —228,61 кДж, следовательно, реакция должна идти практически до конца. Опыт же показывает, что смесь На и Ог при нормальных условиях может существовать практически неограниченно долгое время без заметного образования воды. Таким образом, реакционную способность химической системы нельзя характеризовать только значением А Т). Термодинамическое условие протекания реакции Д С < О при постоянных Р и Т можно принять как термодинамический критерий реакционной способности химической системы. Это условие является обязательным, но не достаточным. Если в смесь На и Ог ввести катализатор в виде платиновой черни, то реакция заканчивается в течение долей секунды. Это указывает на то, что есть еще какие-то факторы, которые ускоряют химический процесс и тем самым дают возможность за короткий отрезок времени проявиться химическому сродству, или, наоборот, затрудняют реакцию, и термодинамические возможности не реализуются. Что же можно выбрать в качестве характеристики кинетического критерия реакционной способности химической системы Наиболее общим кинетическим критерием реакционной способности химической системы является скорость реакции. [c.523]

Систему можно подвести к равновесию термодинамически обратимо, если в системе имеется сопротивление типа проницаемой перегородки, или термодинамически необратимо. В химической системе можно выделить истинно равновесные смеси веществ и системы с ложным равновесием. Истинное равновесие характеризуется тем, что с изменением термодинамических параметров (Р, Т) на бесконечно малую величину на такую же величину изменяется и равновесный состав смеси веществ. При возвращении параметров до исходного значения равновесие также возвращается к исходному состоянию. Это легко можно проиллюстрировать на примере реакции [c.188]

Термодинамический и кинетический критерии реакционной способности химической системы [c.522]

Для удобства изучения необходимо изолировать объекты исследования от окружающего пространства. Такая совокупность тел, выделенная из пространства, образует систему. Если в системе возможен массо- и теплообмен между всеми ее составными частями, то такая система называется термодинамической. Химическая система, в которой возможно протекание реакции, представляет собой частный случай термодинамической. Если между системой и окружающей внешней средой отсутствует массо- и теплообмен, то такая система называется изолированной. Если отсутствует массообмен, но возможен теплообмен, то система называется закрытой. Если же между системой и окружающей средой возможен и массо- и теплообмен, то система огк/ ь1Т ая (неизолированная). Система, состоящая из нескольких фаз, называется гетерогенной, однофазная система— гомогенной. Реакции, протекающие в гомогенной системе, развиваются во всем ее объеме и называются гомогенными. Реакции, происходящие на границе раздела фаз, называются гетерогенными. [c.202]

Аналитический метод построения математической модели состоит в аналитическом описании объекта управления системой уравнений, полученных в результате теоретического анализа физико-химических явлений ка основе законов сохранения энергии и вещества, В этом случав математическая модель содержит уравнения материального и энергетического (теплового) балансов, термодинамического равновесия системы и скоростей протекания отдельных процессов, например, химических превращений, массопередачи, теплопередачи и т,д. [c.12]

Термодинамически химическое равновесие определяется как соотношение концентраций исходных веществ и продуктов реакций, при котором свободная энергия системы имеет минимальное значение. Молекулярно-статистически химическое равновесие определяется как такое состояние, ири котором скорости прямой и обратной реакций равны друг другу, при этом равновесие наступает тогда, когда состав [c.246]

Диаграммы связи химических реакций с учетом диссипативных эффектов. Выше были рассмотрены методы топологического описания химических реакций без учета других термодинамических характеристик системы (температуры, давления, энтропии), изменяющихся в процессе химического превращения. Учет термодинамических параметров позволяет полнее представить в диаграммном виде структуру явлений, происходящих в физико-хи- [c.125]

Основным методом изучения равновесия в химических системах и процессов, протекающих равновесно в таких системах, является метод термодинамических функций, развитый работами Г. Гельмгольца и Дж. В. Гиббса. Рассмотрим кратко сущность 3-х законов термодинамики. [c.6]

В термодинамике все рассуждения относятся к системам и процессам, протекающим в них. Под системой понимают ограниченную часть пространства (выделяемую физически или мысленно), в которой все составляющие и фазы находятся во взаимодействии. Термодинамической называется система, в которой совокупность тел может обмениваться между собой энергией и веществом с физическим и химическим превращением веществ. Поверхность раздела отделяет внутреннюю среду от внешней. Система, которая не обменивается с внешней средой энергией, называется адиабатической. [c.7]

Изменения в равновесных химических системах можно изучать с помощью термодинамических функций и, в частности, с помощью энергий Гельмгольца и Гиббса. Для удобства изучения химических процессов вводится понятие химической переменной или пробега реакций. Для этого записываем общее выражение химического превращения веществ, учитывая, что взаимодействие молекул друг с другом в смеси проходит в строго стехиометрических соотнощениях (закон Дальтона) в таком виде [c.189]

Реакционная способность химической системы при заданных условиях характеризуется скоростью и возможной глубиной химической реакции. Направление и глубина химической реакции определяются законами химической термодинамики. Согласно второму закону термодинамики условия направленности и равновесия химических реакций при постоянных Я и Г записываются в форме О (см. гл. X). В качестве меры химического сродства реакции принимается значение нормального (стандартного) сродства Afi° 298) (см. 75). Нормальное сродство мэжет быть меньше и больше нуля. Термодинамически наиболее вероятны реакции, у которых значения нормального сродства наиболее отрицательны. По значению (298) можно судить о вероятности той или иной реакции при парциальных давлениях (активностях) исходных и конечных продуктов, равных единице. Однако не следует делать вывод, что реакция вообще неосуществима, если А ° Т) > 0. Изменив парциальные давления начальных или конечных продуктов, можно создать условия, когда А О(Т) будет меньше нуля, и реакция пойдет слева направо. В табл. 28 привета б л и ц а 28. Степень превращения исходных веществ (х) и (2Я8) процесса, протекающего до равновесного состояния при отсутствии продуктов реакции в исходной системе [c.522]

Катализатор изменяет скорость, но не влияет на равновесие реакции. Реакционная способность химической системы в направлении какой-либо химической реакции при заданных температуре и давлении определяется термодинамическим [—AG(T)] и кинетическим (—AG° ) критериями реакционной способности. Рассмотрим бимолекулярную реакцию, протекающую в растворе в присутствии различных катализаторов X в условиях равновесия [c.618]

Стационарные состояния. Ср>еди всех возможных состояний реагирующей системы очень важным является стационарное состояние, при котором никакие термодинамические свойства системы не изменяются во времени. Свойства могут изменяться в пространстве, а интенсивные свойства системы могут быть не непрерывны на ее границе, на которой может иметь место обмен массой и энергией между системой и окружающей средой. Если система пребывает в стационарном состоянии, соответствующие потоки массы и энергии постоянны во времени [5, 77]. Такая система находится под напряжением, так как некоторые параметры, особенно те, которые характеризуют состояние окружающей среды (Т, р, д —химические потенциалы), сохраняются постоянными или по крайней мере почти не изменяются под влиянием состояния системы. Различие между системой и ее окружением требует допущения, что последнее влияет на первое, но не наоборот. [c.10]

Отношение стационарных концентраций А и В, следовательно, не равно константе равновесия реакции К — к к. Таким образом, в открытой системе, несмотря на протекание в ней химического процесса, могут сколь угодно долго поддерживаться термодинамически неравновесные концентрации веществ. Это положение, показанное на простейшем примере обратимой реакции первого порядка, сохраняется и в случае сложных химических процессов. Оно имеет исключительно важное значение для понимания процессов в живых организмах, которые представляют собой термодинамически неравновесные системы, сохраняющиеся в стационарном состоянии только благодаря наличию обмена веществ с окружающей средой. [c.387]

Тогда изменение теплоты происходит благодаря изменению химической переменной, т. е. количеств отдельных веществ, участвующих в реакции. Поэтому важное значение представляет информация о дифференциальных свойствах термодинамических параметров системы (Ф) в отношении изменения химической переменной, а именно величины (ЗФ/Э . Применительно к рассматриваемому случаю — (di//d ) или (dH/di )fp. [c.43]

При рассмотрении химических процессов обычно имеют дело с изменением энтальпии. Для величины дН/д )-р р обычно используют обозначение А Н Т,Р) (или просто Нижний индекс г указывает, что данное изменение энтальпии связано с протеканием реакции. Очень часто при расчетах величин типа А (Т,Р) полагают di, равной 1 моль, но при этом считают, что система настолько велика, что превращение одного моля не изменяет термодинамических параметров системы. Этот прием эквивалентен вычислению производной. Для стандартных величин используется обозначение A T,Pq) = А Т) = А [c.43]

Действительно, выше было показано, что термодинамические силы в химических системах обычно можно ввести только для отдельных элементарных реакций, в то время как в случае сложных систем рассматриваемые потоки обычно относят не к элементарным реакциям, а к конкретным химическим компонентам, для которых единую химическую переменную по веществу в общем случае ввести нельзя. [c.329]

При этом важно отметить, что и в состоянии термодинамического равновесия молекулы веществ, участвующих в реакции, могут взаимодействовать между собой. Однако вследствие того, что скорости прямой и обратной реакций равны между собой, мы не замечаем изменения концентрации реагирующих веществ. Такое состояние называют динамическим равновесием в химической системе. Для расчета константы равновесия из термодинамических данных вполне достаточно знать обычное уравнение химической реакции со стехиометрическими коэффициентами, например [c.147]

Термодинамика играет исключительно важную роль в решении задач химической кинетики. Эта роль термодинамики особенно возросла с развитием экспериментальных методов атомной и молекулярной физики, сделавших возможным вычисление важных для кинетики термодинамических величин на основе статистики и квантовой механики. Одной иэ таких величин, в частности, является константа равновесия, которая с точки зрения химической кинетики прежде всего представляет самостоятельный интерес как величина, определяющая предел измепонип химической системы при заданных условиях протекания реакции константа рапнов( Сия имеет такжэ большое вспомогательное значение, так как на основании известного значения этой величины может быть вычислена константа скорости обратной реакции если известна константа скорости прямой реакции. [c.10]

Во-вторых, реальный процесс (химическую реакцию) можно представить протекающим бесконечно медленно и обратимо, что позволяет наиболее просто и однозначно рассчитать термодинамические свойства системы. [c.64]

Коррозия металлов представляет собой их разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. Коррозия является самопроизвольным процессом. Она обусловлена термодинамической неустойчивостью системы, состоящей из металла и компонентов окружающей (коррозионной) среды. За счет процессов коррозии ежегодно теряется от 1 до 1,5% всего металла, добытого за всю историю развития человечества, что в денежном выражении составляет астрономические суммы. Так, например, в США за 1955 г. прямые убытки от коррозии (замена вышедшего из строя оборудования и пр.) по примерным подсчетам были равны 5,5 млрд. долларов, во Франции за 1959 г.— около 250 млрд. франков. Вполне понятно, что человечество не может мириться с такими потерями, поэтому во всех странах разрабатывают и применяют на практике различные меры борьбы с коррозией. [c.273]

Согласно изложенному термодинамические свойства системы полностью определены, если, например, известна функция С Т, р 1, п.2,. .., Пи). Из ( 1.23) следует, что термодинамические свойства системы однозначно определены, если химические потенциалы (д, всех к компонентов системы известны как функции независимых переменных Т, р, Ль лг,. .., Эти к химических потенциалов связаны между собой и с другими термодинамическими параметрами соотношениями, которые легко получить, пользуясь фундаментальными уравнениями ( 1.15) —( 1.18). Так как О —функция состояния, а (3 —полный дифференциал, то отсюда следует, что для любой пары компонентов справедливо так называемое соотношение взаимности [c.154]

Растворение с точки зрения термодинамики связано с уменьшением термодинамического потенциала системы и в связи с этим происходит самопроизвольно и необратимо. Растворение продолжается только до тех пор, пока растворитель не достигнет состояния насыщения. Этот процесс является результатом действия ван-дер-ваальсовых сил взаимного притяжения между молекулами и находится в зависимости от химического строения растворяемого вещества и растворителя. [c.11]

Совокупность всех физических и химических свойств системы называется состоянием системы. В термодинамике обычно рассматривают те свойства, которые могут быть однозначно выражены через функции температуры, давления и концентрации веществ системы. Такие свойства называются термодинамическими они являются частью общих свойств (физических и химических) системы. К термо-динамичесикм свойствам системы относят теплоемкость, внутреннюю энергию, энтропию и т. п. [c.183]

Различают низкотемпературный физический (обратимый) и высокотемпературный химический (необратимый) процессы струк-турообразования. Принципиальная схема изменения термодинамических свойств системы при кристаллизационном и коагуляционном фазовых переходах приведена на рис. 3. [c.35]

Реакция диспропорционирования радикалов ароматических углеводородов является одним из частных случаев одного из наибо.хее общих законов, управляющих процессами в органической химии. Этот закон может быть сформулирован следующим образом реакции самопроизвольного превращения органических молекул, без участия посторонних соединений, всегда идут в сторону накопления в одной части системы максимально обуглеро-женных молекул или частей молекулы, а в другой — соединений или частей молекулы, обогащенных водородом, кислородом, серой и азотом органическая молекула стремится к состоянию минимального уровня свободной энергии, перестраивая "свою структуру в направлении возникновения группировок атомов, близких к углекислоте, воде, метану, графи. у, сероводороду, aMMHaiiy и другим веществам, т. е. к соединениям с минимальным уровнем термодинамического химического потенциала. [c.111]

Из (2.7) следует, что в системах, с разной природой компонентов, но близкими средними значениями термодинамических потенциалов, будет наблюдаться близость физикохимических свойств. Такое явление - особый вид изомерии (изомерия многокомпонентности). Пример химически подобных многокомпонентных систем - тяжелые нефтяные фракции, пеки, битумы, углеродистые материалы и полимеры на их основе. Таким образом, причиной подобия физико-химических характеристик является близость энергии межмолекулярного взаимодействия, составляющей часть термодинамического потенциала системы. Определим такие системы как изореакционные. [c.25]

Тают образом, в физико-химических процессах в МСС при условии небольших отклонений от равновесия при общем нел инейном изменении концентраций отдельных компонентов от времен или температуры, изменения средних значений функции распределения состава этих компонентов происходит по закону экспоненты или линейно. На рис.3.3 приведен, рассчитанной на компьютере процесс временной эволюции концентрации одного из компонеетов смеси, как функции от времени и значения среднего термодинамического потенциала системы Особенностью процесса является его линейность в значительном временном и энергетическом диапазоне Нелинейные области существуют в самые начальные моменты релаксации системы к равновесию В интервале времен и энергий система квазилинейна. Это оправдывает применение линейных статистических моделей при исследовании таких систем. [c.50]

Целью данной статьи является рассмотрение возможности адсо -ционной хроматографии как метода получения физико-химической информации о системе битум-минерал. Движение вещества по хроматографической колонке определяется физико-химическими свойствами и характером мажмолекулярных взаимодействий сорбента и сорбата. Поэтому в уравнения, описывающие движение вещества по колонке, входят различные термодинамические характеристики системы, например свободная энергия сорбции. [c.142]

Макромолекулы — это не просто огромные молекулы, а качественно иные структурные единицы вещества. В то время как атомы являются электронно-ядерными системами первого порядка, молекулы и макромолекулы представляют собой квантовые системы второго и третьего порядка соответственно. На это указывают их электронные конфигурации (см. гл. VII, VIII). Последние выявляются статистико-термодинамическими, химическими, магнитными, электрофизическими, спектроскопическими и особенно рентгеноструктурными методами в сочетании с квантовомеханическими расчетами. Приближ енными квантовомеханическими расчетами при помощи ЭВМ определены электронные структуры многоатомных молекул и кристаллов. Отметим, что кристаллы являются макромолекулами соответствующих твердых соединений. Молекулы и макромолекулы можно рассматривать как системы, построенные из атомных остовов и валентных электронов. Понятно, что к каждому данному твердому соединению относится только одно твердое вещество, состоящее из бесчисленного количества одинаковых твердых тел. Последние представляют соб ой, таким образом, макромолекулы твердого вещества. [c.15]

Согласно второму закону термодинамики, направление термодинамического процесса определяется убылью термодинамического потенциала системы. В замкнутой системе при Т = onst и Р = onst изменение его возможно лишь при изменении состава системы, т. е. в результате химических превращений. Следовательно, любой самопроизвольный химический процесс сопровождается убылью термодинамического потенциала системы и глубина протекания этого процесса может быть количественно охарактеризована величиной его убыли. Для выявления изменения термодинамического потенциала системы, происходящего в результате химического процесса, воспользуемся понятием химического потенциала компонента — [c.132]

Более того, в состоянии полного термодинамического равновесия многие важные для человека химические системы, например каталитические и биологические, перестают функционировать. Функционирование подобных систем возможно только при наличии их обмена с внешней средой веществом, т.е. их открытосли по отношению к исходным реагентам и конечным продуктам, иными словами, термодинамической неравновесности системы. При этом [c.290]

В классической механике возможность проведения существенных обобщений открывает переход к статистической физике. Анагюгично, при анализе химических превращений роль статистической физики играет термодинамика, которая благодаря выявлению движущих сил этих превращений позволяет делать общие выводы о направлении эволюционных изменений в сложной химической системе без знания конкретного механизма процесса. Поэтому использование приемов термодинамики неравновесных процессов позволяет проводить эффективный совместный кинетико-термодинамический анализ протекания многих сложных химических процессов, трудно осуществляемый иными методами. [c.292]

Гиббсом введено понятие о химическом потенциале как част1ной производной от любого термодинамического потенциала системы по числу молей данного вещества, например [c.5]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология