Химический потенциал как движущая сила

Скорость, с которой меняется свободная энергия при изменении концентрации отдельного вещества, называется химическим потенциалом системы, и Гиббсу удалось показать, что именно химический потенциал является движущей силой химических реакций. Химическая реакция идет самопроизвольно от точки с высоким химическим потенциалом к точке с низким химическим потенциалом, подобно тому как теплота самопроизвольно передается от точки с высокой температурой к точке с низкой температурой. [c.113]

Понятие о химическом потенциале. Химический потенциал относится к важнейшим термодинамическим характеристикам вешества, а его изменение характеризует направленность химических процессов и фазовых превращений. Подобно тому как температура — движущая сила при теплопередаче, так и химический потенциал — движущая сила при переходе массы. В случае фазовых переходов химический потенциал характеризует способность компонента выделяться из данной фазы в определенных условиях. [c.160]

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]

Потенциал характеризует работу перемещения единицы массы компонента из объемной газовой фазы в поле действия сил материала мембраны градиент этой величины определяет движущую силу массопереноса. В пористых сорбционно-диффузионных мембранах заметное влияние оказывают адсорбционный и капиллярный потенциалы, в непористых — парциальный химический потенциал и химическое сродство. [c.14]

В качестве примера найдем явный вид параметра такого R-эле-мента при одномерной диффузии А -го компонента в неподвижной среде, представляющей собой идеальный раствор. В терминах энергетических переменных движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Воспользовавшись связью между концентрацией с и химическим потенциалом А -го компонента [c.77]

Признание градиента водного (или химического) потенциала движущей силой водообмена не исключает механизмов, обусловливающих активный транспорт воды, который так называется в отличие от пассивного, идущего по градиенту водного потенциала. Этот термин не очень удачен. Лучше было бы говорить о транспорте воды по градиенту водного потенциала и о транспорте вопреки этому градиенту. Но, поскольку в физиологии растений уже укоренилось понятие активного транспорта воды — в противовес пассивному, мы также будем пользоваться нм, понимая под этим транспорт вопреки градиенту водного потенциала. Это согласуется с точкой зрения А. Крафтса и др. [106] Под названием активно регулируемая вода мы понимаем ту часть воды, которая может перемещаться или удерживаться вопреки имеющемуся градиенту давления диффузии за счет процессов, требующих расходования энергии, освобождающейся при обмене веществ (с. 189). [c.46]

В случае транспорта двух компонентов 1 и 2 имеется два уравнения потока с четырьмя коэффициентами (Ьц, 1/22, 12 и Ь2 ). (В случае транспорта трех компонентов имеются три уравнения потока и девять коэффициентов.) В отсутствие электрического потенциала движущей силой является градиент химического потенциала [c.218]

Положения, относящиеся к диффузии электролитов, не вполне бесспорны, так как обычно принимается, что диффузия иона происходит под воздействием силы, действующей на него и равной градиенту химического потенциала иона. В то же время, как отмечалось выше, диффузия является результатом беспорядочных перемещений, а не направленного движения под действием какой-то силы на диффундирующие молекулы. Поэтому сомнительно рассматривать градиент химического потенциала в качестве силы, движущей ионы через раствор. Однако такими представлениями неизменно пользуются при изучении диффузии электролитов они приводят [c.26]

Уравнение (7.43) определяет движущую силу диффузионного переноса к-то компонента как разность внешней массовой силы Рй, воздействующей на частицы сорта к, и градиента химического потенциала этого компонента [г. Диффузионный поток находится по уравнению Фика. [c.241]

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]

Перечислим движущие силы 2 = — приведенный тензор скоростей деформаций несущей фазы (тензор) X, = (у — 2) X X (х]/7 1 — ><2/ 2) — движущая сила, возникающая из-за скоростной неравновесности между фазами, т. е. из-за несовпадения у и Уз (вектор) Х =—V7 l/7 l — приведенный градиент температуры в несущей фазе (вектор) . Уд— приведенный градиент температуры в дисперсной фазе (вектор), Хк+з = — [( 1 )1 — Р1 ]/7 1-приведенный градиент химического потенциала А-го компонента в несущей фазе (вектор) Х +,с+з — [( (1.2 )2 — 2к]1 2 — приведенный градиент химического потенциала А-го компонента в дисперсной фазе (вектор) 1 = 1Т —1// 1) — движущая сила, возникающая из-за температурной неравновесности между фазами, т. е. из-за несовпадения и (скаляр) = — приведенное [c.58]

Каждый раз, когда две системы с различны 1и потенциалами вступают во взаимодействие, происходит выравнивание потенциалов за счет изменения соответствующих факторов емкости. Так, давление выравнивается за счет изменения объема, химические потенциалы — за счет изменения массы (концентрации) вещества. Поэтому химический потенциал является движущей силой процессов, связанных с превращением веществ. Если эти процессы происходят в гомогенной среде, то они приводят к установлению химического равновесия в гетерогенной среде они приводят к фазовому равновесию (см. П.6). [c.119]

Он определяет переход вещества из 2-ой фазы в 1-ую, причем этот процесс проходит самопроизвольно. Эти неравенства позволяют сделать такой общий вывод вещество переходит из той части системы, в которой химический потенциал достаточно высок, в ту часть системы, где потенциал вещества (фазы) более низок. Такой переход веществ осуществляется спонтанно и сопровождается убылью химической энергии в одной части системы и возрастанием ее в другой части. Избыток химической энергии по сравнению с равновесным значением может явиться источником работы в необратимом процессе и источником максимально полезной работы в обратимом процессе. Движущей силой перехода компонентов из одной фазы в другую или химического превращения вещества является разность химических потенциалов Дц=ц1 — 1 ". При равновесии Дц=0. [c.148]

Движущей силой массопереноса того или иного реагента яв ляется градиент химического потенциала, нормальный к поверхности раздела фаз [c.277]

При равновесии химические потенциалы компонента I по всех фазах равны, но концентрации его не обязательно должны быть одинаковы. Таким образом, химический потенциал является величиной, характеризующей способность компонента переходить в данную фазу или, наоборот, ее покидать, т. е. является движущей силой фазовых переходов (испарение, сублимация, растворение, кристаллизация, химическое взаимодействие и т. п.). [c.17]

Подобно тому, как температура является движущей силой при теплопередаче, так и химический потенциал является движущей силой при переходе массы. Он приводит к установлению химического равновесия (и фазового, если передача массы происходит в гетерогенной системе, т. е. между фазами). Подобно другим факторам интенсивности (в соответствующих процессах), химический потенциал вещества по мере протекания процесса выравнивается и в момент наступления равновесия он становится одинаковым во всех сосуществующих фазах, в которых находится данное вещество (см. с. 120). Таким образом, химической переменной является количество вещества. Избыток вещества как бы компенсирует меньшую силу его химического сродства. [c.116]

Движущей силой химической реакции является стремление системы к достижению равновесия термодинамически это выражается изменением изобарноизотермического потенциала АО при переходе системы из начального в конечное состояние, и поэтому весьма важно уметь определять АО. Для окислительно-восстановительной системы одним из методов определения этой величины является определение соотношения между изменением изобарно-изотермического потенциала и электродвижущей силы (э. д. с.) гальванической ячейки. [c.301]

Принято, что движущей силой диффузии является градиент концентрации. Однако Гиббс показал, что в действительности движущей силой диффузии является градиент химического потенциала и вместо уравнения = следовало бы использовать [c.160]

Химический потенциал вещества в зародыше с размером, большим критического (после преодоления энергетического барьера), ниже химического потенциала вещества в исходной — маточной — фазе. Под действием этой разности потенциалов происходит рост зародыша — коллоидной частицы новой фазы. По мере увеличения размера частицы химический потенциал образующего ее вещества продолжает падать, и движущая сила ее роста — разность химических потенциалов между окружающей средой и частицей — увеличивается. [c.131]

Следуя Нернсту, уравнение Фика можно вывести из молекулярно-кинетических представлений. Будем рассматривать коллоидно-дисперсную систему как идеальный раствор, в котором движение частиц происходит под действием градиента химического потенциала, обусловленного градиентом концентрации коллоидных частиц. Иными словами, движущей силой диффузии оказывается градиент осмотического-давления коллоидных частиц. Для идеального раствора л= (Хо+НТ 1п с соответственно сила , действующая на 1 моль частиц, равна [c.142]

Ячейка для измерения электродного потенциала (рис. 82) — простейший пример электрохимического (гальванического) элемента. Э.д.с. этого элемента возникает за счет протекания окислительновосстановительной реакции. Движущей силой химической реакции является убыль свободной энергии Гиббса АС. С другой стороны, убыль свободной энер-Р и с. 82. Схема измерения стандартного гии Гиббса определяет максимальную электродного потенциала относительно во- работу химической реакции. Для дородного электрода реакции, осуществляемой в условиях [c.176]

Смысл этого явления заключается в перекристаллизации кристаллически несовершенных форм углерода в совершенный графит через насыщенный углеродом расплав Ме-С, внедряющийся с большой скоростью, в твердую углеродную фазу. Движущей силой процесса является разность химических потенциалов углерода, подвергающегося жидкофазной графитации, и графита. В случае жидкофазной графитации стеклоуглерода химический потенциал ДФ = 5,4 кДж/моль. [c.134]

По определению работа — это произведение обобщенной силы на обобщенную координату. В химической реакции такой движущей силой может служить так называемый химический потенциал 1, а координатой - число молей п [c.22]

Движущей силой диффузии является отрицательный градиент химического потенциала, а сдерживающей силой — коэффициент трения умноженный на скорость и. Таким образом, если химический потенциал изменяется только в направлении х, то [c.356]

Движущей силой процесса сорбции из водных растворов является градиент химического потенциала сорбата. По досги- [c.74]

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]

Химические процессы также характеризуются своим потенциалом. Подобно механическому (гравитационному) потенциалу он уменьшается в самопроизвольно протекающих процессах. При исчерпании движущей силы взаимодействия этот потенциал достигает минимума. Потенциал, являющийся движущей силой химических процессов, протекающих при р, Т = onst, принято называть [c.182]

В химических процессах тоже есть свой потенциал. Подобно механическому (гравитационному) потенциалу он убывает в самопроизвольно протекающих процессах. Исчерпание движущей силы взаимодействия знаменуется достижением минимума этого потенциала. Так как мы условились рассматривать процессы при Р, Т = onst, то потенциал, являющийся движущей силой химических процессов, целесообразно назвать изобарно-изотермическим потенциалом, или, ради краткости, изобарным потенциалом. Его обозначают буквой G в честь американского ученого Гиббса, которому принадлежит разработка этого вопроса. Убыль этого потенциала тоже не зависит от пути процесса, от его химической траектории , и равна максимальной работе реакции за вычетом работы против внешнего давления (см. стр. 7) [c.45]

Рекристаллизация твердых тел как с изменением химического состава кристаллов, так и с сохранением его заключается в образовании одних зерен тела за счет других и протекает особенно интенсивно в пластически деформированных телах (например, катализаторы, получаемые смешением Компонентов с введением связующих добавок). Внешне рекристаллизация проявляется в изменении размеров и количества кристаллов. Движущей силой этого процесса считают уменьшение термодинамического потенциала катализатора в результате снижения суммарной поверхности границ кежду зернами или снятие искажений и напряжений в кристаллической решетке [5, 6]. Кинетика рекристаллизации характеризуется скоростью зарождения центров и линейной скоростью роста новых кристаллов. Значения этих величин зависят в первую очередь от чистоты твердого тела, степени его деформации и размера зерен [7—14]. Установлено, что чистые вещества рекристаллизуются особенно интейсивно. Малые количества примесей (иногда < 0,01 %) могут уменьшать скорость рекристаллизации на несколько порядков [5, 7—10]. Влияние температуры на скорость зарождения и роста кристаллов при определенной степени деформации катализатора приближенно выражается уравнением Аррениуса. [c.59]

Исходя из термодинамической точки зрения, эффективность технологического процесса можно увеличить как за счет повышения движущих сил, увеличивая термодинамические потенциа , так и за счет снижения сопротивления обобщенным термодинамическим потокам, применяя внешние и внутренние макро- и микроскошческие воздействия. Практически это реа шзуется двумя путями 1) режимно-технологическим, 2) аппаратурноконструктивным. Первый путь состоит в рациональном подборе механизма, маршрута и последовательности физико-химических превращений для пол> чения конечного продукта. Второй путь состоит в создахши высокоэффективной конструкции технологического аппарата для реализации данного физико-химического превращения. [c.44]

I. Вид уравнений Фика показывает, что поток диффузии направлен в сторону меньшей концентрации. Это справедливо, если диффузия идет в двухкомпонентной системе, состоящей, например, нз соли в воде или иода в бензоле. Однако в трехкомпонентной системе, например, вода — бензол — иод, диффузия иода направлена в сторону большей концентрации. В термодинамической теории необратимых процессов такая возможность вытекает из выражения обобщенной движущей силы диффузии через градиент химического потенциала. Из постулатов Онзагера (которых мы здесь разбирать не будем) следует, что перенос в этом и подобных случаях определяется несколькими коэффициентами диффузии, которые могут быть положительными и отрицательными. [c.181]

Феноменологическая термодинамика необратимых процессов применима главным образом к анализу химических реакций или таких изменений в открытых системах, для которых можно использовать понятия макроскопической скорости реакции и химического потенциала. При этом вычисление диссипативных функций основано на уравнениях химической кинетики, которые позволяют производить совместный кинетико-термодинамический анализ динамической эволюции реакционноспособной системы через вычисление скоростей и движущих сил процессов. Однако большинство из сушествующих математических моделей многих каталитических, технологических и особенно биологических систем с использованием дифференциальных уравнений могут отразить лишь отдельные стороны исследуемых процессов, но не описывают сложные реакции в совокупности. Особенно это относится к физико-химическим явлениям, лежащим в основе важнейших биологических процессов роста, развития, адаптации к внешним воздействиям и эволюции живых структур. [c.394]

Ячейка для измерения электродного потенциала (рис. 121) — простейший пример электрохимического (гальванического) элемента. Э.д.с. этого элемента возникает за счет протекания окис-лительно-восстановительной реакции. Движущей силой химической реакции является убыль изобарно-изотермического потенциала, или свободной энергии Гиббса АО. С другой стороны, как следует из (VIII. 18), убыль свободной энергии Гиббса определяет максимальную работу химической реакции. Для реакции, осуществляемой в условиях гальванического элемента, работа А, производимая системой, равна A = IUt = QU, где / — сила тока в цепи и — падение напряжения I — время Q — количество электричества. [c.287]

В зависимости от того, у какого вещества химический потенциал больше (1Ла> хв или наоборот), процесс (282) идет в прямом или обратном нацравлении, т. е. химический потенциал является движущей силой всех химических реакций и фазовых превращений. [c.250]

При более точном рассмотрении диффузии и осмоса принимается, что движущей силой является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Основанная на этом положении теория называется квазитермодинами-ческой. Приравнивая приращение энергии Гиббса к работе по переносу частиц в вязкой среде, получают уравнение для коэффициента диффузии в реальных растворах [c.142]

Первый закон диффузии Фика был рассмотрен выще (разд. 9.11) в связи с кинетической теорией газов. Хотя движущей силой диффузии является градиент химического потенциала ( р,У д , если химический потенциал изменяется только в направлении д ), феноменологическое уравнение диффузии записывается через градиент концентрации йс/йх. Согласно первому закону Фика, поток I вещества через плоскость, перпендикулярную направлению диффузии, прямо пропорционален градиенту концентрации (1с1йх [c.353]

Химические процессы также характеризуются определенным потенциалом. Подобно механическому (гравитационному) потенциалу ои уменьшается в самопроизвольно протекающих процессах. При исчерпании движущей силы химического взаимодействия этот потенциал достигает минимума. Потенциал, являющийся движущей силой химических процессов, протекающих при р, Т - onst, принято называть изобарно-изотсрмичсским потенциалом, или кратко, изобарным потенциалом. Его обозначают буквой G в честь американского ученого Гиббса, который ввел в термодинамику это понятие. В его же честь эту величину принято называть также энергией Гиббса (далее в тексте используется этот термин). [c.195]

Диффузией называется перемещение вещества в результате хаотического теплового движения его частиц. Направление и интенсивность диффузии определяются градиентом концентраций дс1дх или, точнее, градиентом химического потенциала д1и1дх. Таким образом, движущей силой диффузии является стремление системы к термодинамическому равновесию путем выравнивания химическога потенциала при соответствующем перераспределении вещества. [c.400]

В большинстве случаев в М участвуют две или более фаз, в к-рых концентрации целевого компонента при равновесии различаются При взаимод двух фаз в соответствии со вторым началом термо 1инамики их состояние изменяется в направлении достижения равновесия, к-рое характеризуется равенством т-р и давлений фаз, а также равенством хим потенциалов каждого компонента в сосуществующих фазах Движущая с II па переноса к-л компонента из одной фазы в другую - разность химических потенциалов этого компонента во взаимодействующих фазах Переход компонента происходит в направлении убывания его хим потенциала М осуществляется также под действием градиентов электрич потенциалов (при электрофорезе, в электрохим процессах) т-ры (напр, в термодиффузионной колонне для разделения изотопов) и др Однако на практике движущую СИЛ) М обычно выражают через градиент концентраций, что значительно упрощает связь между скоростью процесса и составом технол потоков В ряде случаев использование концентрац движущей силы можно обосновать теоретически [c.654]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология