Равновесная химическая термодинамика. Основы классической термодинамики. Термодинамическое описание химических процессов, страница 5

 =  =  =                           =  =             ( - хим. потенциал)           (3.9)

Химическое сродство реакции A_r:

           (характеризует степень отклонения от равновесия)                     (3.10)

в равновесии

                                 (условие равновесия)                                            (3.11)    

Парциальная мольная величина:

                                                                                         (3.12)

где  - любая экстенсивная (аддитивная) функция. Например, энергия Гиббса:

                                                                                                                 (3.13)

Только для энергии Гиббса парциальная мольная величина совпадает с химическим потенциалом:

                                                                                                         (3.14)

                                                                                                                 (3.15)

Глава 4. Равновесие в системе идеальных газов

4.1. Расчет химического потенциала вещества

Для расчета  используют обычно энергию Гиббса (стандартные переменные T и P) . Вычисление изменения энергии Гиббса для одного моля вещества в два этапа:

1) вычисление химического потенциала чистого вещества в стандартном состоянии,  или ;

2) расчет химического потенциала вещества в исследуемой системе, .

      (4.1)

При расчете величин  и  необходимо учитывать существование фазовых переходов, например:

Второй этап расчета химического потенциала будет обсужден при рассмотрении конкретных случаев.

4.2. Химический потенциал идеального газа

Уравнение состояния идеального газа

                                                                                                                    

Проинтегрируем уравнение

                                                                                                                    (4.2)

Получаем

                                                                                                     (4.3)

                                                                                              (4.4)

где

                                                                                     (4.5)

4.3. Константа равновесия химической реакции

Рассмотрим газофазную химическую реакцию

находящуюся в состоянии равновесия. Воспользуемся уравнением (3.11) и подставим в него выражение (4.4):

                                                                                         (4.6)

Тогда в состоянии равновесия

                 (закон действующих масс)             (4.7)

Величина K_P называется константой равновесия. Стандартное изменение энергии Гиббса в химической реакции  :

                                                                                                                   (4.8)

Глава 5. Равновесие в системе неидеальных газов

5.1. Уравнение состояния реальных газов

Уравнение Ван-дер-Ваальса применимо для газов и жидкости, но для не очень высоких давлений:

                                                                                                  (5.1)

Уравнение Битти-Бриджмена применимо для реальных газов в шмроком диапазоне параметров:

                                                     (5.2)

Уравнение Бертло использует критические параметры газа T_кри P_кр :

                                                                               (5.3)

В настоящее время предпочитают описывать свойства реальных газов с помощью вириальных коэффициентов в виде:

                                                                                  (5.4)

Коэффициенты зависят от температуры, например

Температура, при которой , называется температурой Бойля.

5.2. Летучесть

Определение летучести f :