Обратимость реакций и химическое равновесие

ОБРАТИМОСТЬ РЕАКЦИЙ И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ [c.270]

Химическую обратимость реакций нельзя смешивать с их термодинамической обратимостью. Последняя присуща лишь идеальному процессу, протекающему при условии механического, теплового и химического равновесия. [c.480]

Равновесие обратимой реакции и состав продуктов сгорания зависят от химического состава реагирующих веществ, их концентраций, температуры и давления. Наличие продуктов неполного горения характеризуется степенью диссоциации газов, которая в экзотермических реакциях резко увеличивается с повышением температуры и в меньшей мере с уменьшением давления. [c.334]

Гл. 8 посвящена термохимии в ней прежде всего устанавливаются понятия об обратимости реакций, скорости химической реакции, законе действующих масс и химическом равновесии. Затем приводятся формулы [c.183]

Таким образом, постоянная Нернста связывается с нулевой энтропией и поступательной частью мольной теплоемкости идеального газа. Так как нулевая энтропия газов позволяет вычислить абсолютные энтропии, а они в свою очередь вместе с энтальпиями реакций — обратимую работу и константу равновесия, то величина / играет для нас ту же роль, что и абсолютная энтропия, т. е. дает возможность определять обратимую работу и химическое сродство. Поэтому постоянная интегрирования уравнения для давления пара / по праву названа Нернстом химической постоянной вещества. [c.339]

Это уравнение носит название изотерма химических реакций и дает возможность проследить влияние концентраций на условия равновесия обратимых реакций. [c.271]

При химических реакциях атомы или молекулы веществ, вступающих в реакцию, должны войти в тесное соприкосновение — столкновение, перестроить свои атомные или молекулярные орбитали, с тем чтобы они могли образовать новые химические связи и построить новые молекулы продуктов реакции. В результате этого взаимодействия концентрация начальных продуктов будет уменьшаться, а конечных — увеличиваться. Химические реакции могут быть необратимыми, т. е. идущими только в одном направлении, но могут быть и обратимыми, направление которых будет зависеть от внешних условий — р, Т, С. Обратимые реакции не доходят до конца, а только до состояния равновесия (см. п. 8.3, 8.4). [c.295]

Величина —АО равна максимально возможной полезной работе, которую совершает система при обратимом переходе в состояние равновесия в изотермических условиях —АО — Ьа, при этом Ап>Ь п. Если постоянно и давление, то др = 0 и йЬа= — +2р.гй(Нг)= б,п.хим, т. е. система совершает только полезную химическую работу. При этом говорят, что максимальная работа химической реакции есть мера химического сродства. [c.252]

Применение катализаторов. Многие из реакций осуществляются в полной мере только в присутствии катализаторов. Допустим, что реакция протекает в газовой фазе. Для того, чтобы эта реакция была обратимой, например, при постоянных Г и 1/, произведем вначале с помощью полупроницаемых перегородок обратимое смешение реагирующих газов, после чего, добавив к смеси небольшое количество катализатора (или внеся его в смесь на малое время), вызовем реакцию между достаточно малыми количествами реагирующих веществ. Повторяя эту манипуляцию много раз, можно осуществить квазистатический, т. е. обратимый, переход к состоянию химического равновесия через ряд состояний равновесия смеси газов, каждое из которых отличается от химически равновесного. [c.311]

Расчет состава продуктов сгорания о учетом диссоциации проводится в предположении достижения химического равновесия, т. е. при выполнении условий обратимости протекания реакций (d.s = 0) и равенства химических потенциалов реагирующих компонентов. [c.218]

Как показывает опыт, положение химического равновесия обратимых реакций зависит от температуры, следовательно, от нее зависят и константы равновесия Кс и Кр. [c.288]

Физико-химические эффекты воздействия магнитного поля (рост опалесценции, рост осмотических коэффициентов и капиллярной проницаемости, уменьшение вязкости, изменение скорости и константы равновесия обратимых химических реакций, снижение порогов коагуляции и др.) наиболее ярко проявляются в достаточно концентрированных ионных растворах, находящихся вблизи состояния насыщения. Тогда естественно предположить, что точкой приложения электрических сил, индуцированных магнитным полем, являются заряженные частицы — ионы или ион-радикалы, а доминирующей силой является сила Лоренца, вызывающая перемещение катионов и анионов навстречу друг другу. [c.67]

Существует лишь единственный набор пропорций, в которых Ai и Аг могут поступать в ящик при одновременном отведении Аз и А4 без нарушения равновесного состава в ящике. Этот случай реализуется тогда, когда скорости поступления Ai и Аг и отвода Аз и А4 пропорциональны соответствующим стехиометрическим коэффициентам. Так, если мы медленно подаем vi молей Ai и V2 молей Аг при медленном отводе ъ молей Аз и V4 молей А4, то в течение всего процесса в ящике сохранится одинаковый равновесный состав при одних и тех же значениях Т и рв- Таким образом, мы могли бы провести всю реакцию полностью обратимо, если бы подавали реагенты в стехиометрических пропорциях при соответствующих парциальных давлениях и отводили продукты также в стехиометрических пропорциях и при соответствующих парциальных давлениях. Вскоре мы распространим изучение термодинамической доступности энергии на случаи, когда необходимо учитывать химическое равновесие, и тогда рассмотренный воображаемый способ проведения обратимого химического процесса окажется исключительно полезным. [c.416]

Относительно этой главы можно высказать несколько замечаний. Автор, говоря о химическом равновесии, ни слова не сказал о скоросги химической реакции, обратимости реакций, изменениях скоростей прямой и обратной реакций, константе скорости, законе действующих масс, сущности состояния системы при химическом равновесии. Поэтому ему пришлось формулу константы равновесия записывать без какого-либо обоснования. Этот раздел курса отработан более слабо, чем другие его разделы. [c.176]

Для конечной обратимой реакции, начинающейся в неравновесном состоянии и заканчивающейся в состоянии химического равновесия должна быть получена конечная по величине максимальная работа (177), равная разности свободной энергии в этих двух состояниях. 376 [c.376]

Индийский физик Саха применил для анализа термодинамически равновесного процесса ионизации закон химического равновесия (закон действующих масс). Если ионы и электроны рассматривать в качестве химических веществ, а процесс ионизации — как обратимую химическую реакцию (804), то константа равновесия, характеризующая степень завершенности этой реакции, получает вид [c.424]

Если в системе соблюдаются условия равновесия внутри тела, отсутствуют внутреннее трение и диффузия, не происходит смешения и химических реакций, то такой процесс можно считать внутренне обратимым. Условия равновесия внутри тела приводят чаще всего к тому, что в каждой точке рабочего тела, в том числе и на его границах, значения температур Т и давлений р отличаются друг от друга на достаточно малые значения АГ и Ар. При выполнении перечисленных условий с достаточной для инженерной практики точностью можно считать, что процесс внутренне обратим. Для внутренне обратимого процесса вовсе не обязательно выполнение условий равновесия между рабочим телом и окружающей средой, т. е. значения температур и давлений на границах рабочего тела могут значительно отличаться от температур и давлений тел, находящихся с ним во взаимодействии. [c.43]

Таким образом, в выражение константы равновесия для гетерогенных обратимых реакций не входят давления насыщенного пара конденсированных фаз (жидких и твердых), так как их величины зависят только от температуры, но не от течения химической реакции. [c.262]

ОБРАТИМЫЕ РЕАКЦИИ — химические превращения, в которых продукты взаимодействия исходных веществ (прямая реакция), реагируя друг с другом, снова образуют исходные вещества (обратная реакция). В результате система приходит в состояние химического равновесия, характеризующегося равенством скоростей прямой и обратной реакций. При этом концентрации участвующих в обратимой реакции веществ нри неизменных условиях остаются постоянными сколь угодно долгое время. Теоретически все химические реакции являются обратимыми, однако во многих случаях скорость обратного процесса весьма мала и в целом реакция практически необратима (см. Необратимые реакции). [c.92]

При высоких температурах порядка нескольких тысяч градусов (для некоторых реакций и при более низких) скорости химических превращений велики и в смеси газов устанавливается химическое равновесие. Протекание обратимых реакций (т. е. таких реакций, которые могут идти и в ту и в другую сторону в соответствии с условием химического равновесия при данных температуре и плотности) влияет на химический состав и термодинамические функции газов. Примером является воздух, в котором при высоких температурах порядка нескольких тысяч градусов происходит окисление части азота ио схеме [c.163]

За последние 50 лет наши взгляды на Природу коренным образом изменились. Классическая наука делала основной упор на равновесие и стабильность. Мы же на всех уровнях от химии и биологии до космологии наблюдаем флуктуации, нестабильности и эволюционные процессы. Всюду вокруг нас необратимые процессы, в которых симметрия во времени нарушена. Различие между обратимыми и необратимыми процессами сначала вошло в термодинамику через понятие энтропии или, как называл ее сэр Артур Эддингтон, стрелы времени. Тем самым наш новый взгляд на Природу приводит к повышенному интересу к термодинамике. К сожалению, большинство вводных курсов посвящено изучению равновесных состояний, и термодинамика в них ограничена идеализированными процессами. Взаимосвязь между происходящими в природе необратимыми процессами, например между химическими реакциями и теплопроводностью, с одной стороны, и скоростью увеличения энтропии, с другой, остается скрытой от изучающего термодинамику. В нашей книге мы предлагаем современное изложение термодинамики, в котором связь между скоростью увеличения энтропии и необратимыми процессами становится ясной с самого начала. Равновесие остается интересной областью исследования, но при современном состоянии науки представ,ляется существенным включать в сферу исследований и необратимые процессы. [c.7]

Плазму, находящуюся в термическом равновесии, т. е. имеющую практически одинаковую температуру для всех частиц, называют часто термической плазмой. Для нее, как указывалось выше, соблюдаются условия квазинейтральности и, за исключением предельных случаев высокого давления, законы идеальных газов. По виду плазмы сварочные дуги при атмосферном давлении могут быть отнесены к категории дуг термического типа. Можно рассматривать термическую ионизацию, как обратимую химическую реакцию газов [c.53]

Реагенты могут быть обратимо превращены в продукты реакции другим методом, без применения высоких температур. В этом методе, примером которого является обычный свинцовый аккумулятор, реагенты вначале приводятся в равновесие за счет разности электрических потенциалов между ними, аннулирующей тенденцию к развитию химической реакции. Если разность потенциалов слегка уменьшается при протекании слабого электрического тока со стороны высокого потенциала через обратимый электродвигатель к низкому потенциалу, то реагенты будут соединяться до тех пор, пока не установится новое состояние равновесия, соответствующее новой величине разности потенциалов. В течение такого процесса с помощью электромотора может быть осуществлен подъем груза. Вполне очевидно, что процесс является обратимым, поскольку бесконечно малое увеличение груза повлечет его падение, изменение направления электрического тока и диссоциацию продуктов реакции. [c.147]

Если бы реагенты в элементе были приведены к равновесию и величина электрического тока была бы исчезающе малой, то реакция протекала бы обратимо при условии обратимого теплообмена с атмосферой. В таком случае электрическая работа, произведенная системой, была бы равна максимуму возможной работы, которая в свою очередь равна снижению величины Z или Zq—Zf. Такие процессы по существу уже реализованы для многих химических реакций, но удобный для практического использования электрический элемент для соединения углерода и кислорода еще не изобретен. Когда такое изобретение будет сделано, работа, получаемая за счет 1 кг угля, будет в 2—3 раза больше, чем это достигается в настоящее время. [c.147]

Корреляция фазовой -диаграммы с электрохимическими характеристиками сплава частично обсуждалась в разд. 1.3. Имеется однозначная -аналитическая связь (il.)12) между химическими потенциалами компонентов А и В в сплаве и, соответствующими обратимыми электродными потенциалами по каждому из компонентов, т. е. обратимыми потенциалами реакций (1.6) и (1.7), причем термодинамическое равновесие в системе сплав — раствор электролита имеет место в случае л = Ев=Еа,в-сплав-Это условие сохраняет силу независимо от того, какая интерметаллическая систем.а подразумевается — гомогенная или гетерогенная, так как обратимые потенциалы реакций (1.6) и (1.7) для каждой из равновесно сосуществующих фаз одни и те же. Таким образом, каждой фазовой диаграмме может быть поставлена в соответствие зависимость обратимого потенциала от состава системы. [c.142]

Реакция гидролиза натрия обратима, т. е. протекает одновременно в противоположных направлениях. Если скорость прямой реакции больше скорости обратной, то происходит разложение алюмината натрия с образованием кристаллической гидроокиси алюминия. Если же скорость обратной реакции больше скорости прямой, то происходит растворение гидроокиси алюминия с образованием алюмината натрия. Как увеличение концентрации едкой щелочи, так и повышение температуры приводит к сдвигу равновесия справа налево, т. е. к растворению А1(ОН)з разбавление же растворов и охлаждение их способствуют разложению алюминат-ного раствора и выпадению гидроокиси алюминия в осадок. При равенстве скоростей обеих реакций устанавливается химическое равновесие, которое характеризуется тем, что концентрация реагирующих веществ при неизменных условиях не изменяется. Полученный при этом алюминатный раствор называют равновесным. [c.28]

Как было указано в главе XVI Л, скорость и полнота химической реакции определяются химическим сродством реагирующих элементов. Степень химического сродства элементов определж тся величиной максимальной работы, причем для изохорно-изотерми-ческой реакции максимальная работа определяется уменьшением изохорного потенциала F, а для изобарно-изотермической — уменьшением изобарного потенциала Z. Чем большее значение имеет максимальная работа реакции, тем больше химическое сродство элементов, тем полнее проходит реакция, т. е. тем меньше делается к моменту равновесия исходных веществ и больше конечных. Из формулы (19.8) видно, что чем полнее проходит реакция, тем меньше значение константы равновесия. Можно заключить, что максимальная работа реакции связана определенными зависимостями с константой равновесия. Уравнение, связывающее эти две величины, называется изотермой химической реакции. Для вывода этого уравнения предположим, что в смеси обратимо происходит реакция по уравнению [c.217]

Обратимое проведение реакции. Если разность Р — р2 или Ф — Фг положительна (т. е. Л > 0), то прямая реакции при данных условиях (при заданных Т и V или Тир) осуществима, причем способность веществ к реакции друг с другом будет тем больще, чем больше величина этой разности. Другими словами, в этом случае реакция идет спонтанно слева направо. Если разность Р — Р или Ф — отрицательна, т. е. А < 0, то более вероятной является обратная реакция, однако и прямая реакция в этих условиях тоже происходит. Это ясно из того, что Р (или Ф) в состоянии химического равновесия меньше Р и Р (или Ф и Фа), и поэтому, если взять чистые исходные или конечные вещества, реакция между ними обязательно произойдет (напомним, что индекс 1 относится к исходным реагентам, а 2 — к конечным продуктам реакции). [c.489]

Это важное свойство выражает микроскопическую обратимость уравнений движения и носит название принципа детального равновесия. Принцип детального равновесия (7.154) отражает равенство скоростей прямого у у ) и обратного (у - у) переходов между состояниями термодинамической системы в состоянии равновесия. В химической кинетике принцип детального равновесия означает равенство скоростей прямой и обратной химических реакций в состоянии равновесия. Принцип детального равновесия играет центральную роль в обосновании некогорых свойств симметрии кинетических коэффициентов неравновесной термодинамики. [c.182]

При устамовленпи термодинамического равновесия степень нонн-зации плазмы зависит только от температуры и давления. Индийский физик Саха применил для анализа термодинамически равновесного процесса ионизации закон химического равновесия (закон действующих масс). Если ноны и электроны рассматривать и качестве химических веществ, а процесс ионизации — как обратимую химическую реакцию, то константу равновесия (481), характеризующую степень завершенности этое реакции, можно представить в виде отношения [c.394]

Изотерма реакции — математическая связь между полезной максимальной работой при z = onst, или Ар при p = onst) и константой равновесия (А или Кр обратимой химической реакции аА + ЬВ- . . . [c.377]

Если в процессе соблюдаются условия равновесия внутри тела, отсутствуют внутреннее трение и диффузия, не происходит смешения и химических реакций, то такой нроцеос можно считать 1внутренне обратимым. [c.15]

Верхний предел удельного импульса определяется условиями химического равновесия адиабатического обратимого процесса расширения продуктов химических реакций горения в одномерном сопле (идеальный удельный импульс /уд, ид) и характеризует термодинамический потенциал топлива при заданных соотношении компонентов, давлении в камере, геометрической степени расширения сопла и давлении окружаюп ей среды. Реально достижимый удельный импульс определяется потерями. Некоторые из них изначально присущи ЖРД и исключить их невозможно. К ним относятся потери на непараллельность истечения (геометрические потери), потери в пограничном слое, потери на запаздывание и кинетические (из-за химической не-равновесности) потери. Другими можно управлять путем выбо- [c.166]

Термодинамическая зависимость между потенциалами электрода и константой равновесия обратимой химической реакции на электроде позволяет приближенно рассчитать изменения концентрации потенциалопределяющего иона (ОН ), если принять, что электрохимическая цепь находится в состоянии, при котором концентрация ионов ОН равна единице. [c.60]

Получение работы немеханического характера, естественно, возможно лишь в том случае, если сама реакция способна произойти, т. е. если начальные концентрации или начальные парциальные давления веществ, участвующих в реакции, не равны равновесным. Работа оказывается тем большей, чем дальше начальные условия от равновесных, и равна нулю, если реакция уже находится в состоянии равновесия. Однако при одних и тех же начальных условиях получаемая работа может быть и большей и мёньшей. Это зависит от быстроты протекания реакции, т. е. от большей или мёньшей степени ее термодинамической необратимости. Естественно, что такая переменная по величине работа не может быть принята за меру химического сродства. Ею может быть только вполне определенная для данных условий работа. Такой работой является работа термодинамически обратимой реакции, протекающей бесконечно медленно при неизменной температуре. [c.375]

Правильное решение вопроса о химическом сродстве было дано Вант-Гоффом. Он предложил взять в качё-стве количественной меры химического сродства свободную энергию системы до и после реакции, рассчитанную для определенной массы реагирующих веществ. Как известно, при наличии химического равновесия эта разность свободных энергий достигает минимума и равна максимальной работе при обратимых процессах [c.228]

При горении органических топлив реализуются различные химические реакции, особенностью которых является их обратимость. Реакции осуществляются только до состояния химического равновесия, зависящего от концентрадии реагирующих веществ, температуры и давления. В общем случае обратимая химическая реакция может быть представлена следующим уравнением [c.351]

Вероятность протекания той или иной обратимой реакции определяется по изменению полной энергии Гиббса ДО, которое рассчитывается с помощью стандартных таблиц или определяется на основе экспериментальных данных. Если ДО > О, то наиболее вероятно протекание реакции слева направо если ДО < О, то наиболее вероятно протекание реакции справа налево если ДО = О, то существует состояние равновесия. На основании данных о равновесии основной реакции можно получить представление о максимальном выходе целевого продукта. В состоянии равновесия, к которому стремятся все химические реакции, скорости прямой и обратной реакции становятся одинаковыми, а соотнощение концентраций компонентов в рассматриваемой системе (исходные реагенты и продукты реакции) остается неизменным. Концентрации реагирующих компонентов в состоянии равновесия связаны между собой определенным соотнощением (константой равновесия К), которое является выражением закона действующих масс. Величина К дает количественную оценку равновесия. Если ее численное значение велико, то равновесие реакции сдвинуто в сторону образования продуктов реакции, если мало, то в смеси преобладают исходные вещества. Знание констант равновесия для химических реакций позволяет рассчитать такие важнейщие характеристики химической технологии, как равновесную степень превращения реагента и равновесный выход продукта. Степень превращения — это отнощение количества израсходованного основного реагента к общему его количеству в начале процесса. Выход продукта — это отнощение количества полученного целевого продукта к его количеству, которое должно быть получено согласно химическому уравнению. [c.255]

Характеристическими или термодинамическими функциями называют такие функции состояния системы, при помощи которых можно наиболее просто определить термодинамические свойства системы, а также находить условия равновесия в ней. К этим функциям принадлежат внутренняя энергия и, энтальпия /, энтропия 5, изо-хорный потенциал Р и изобарный потенциал I. Наиболее удобными для характеристики химических процессов являются последние две функции. Убыль этих функций в обратимых изохорно-изотермических и изобарно-изотермических реакциях позволяет определить максимальную работу этих реакций, являющуюся мерой химического сродства. [c.300]

Нулевая (химическая) эксергия связана с установлением равенства химических потенциалов между соответствуюгцими компонентами вещества и окружающей среды и измеряется количеством работы, которая может быть получена в обратимом процессе установления равновесия компонентов вещества с соответствующими компонентами окружающей среды при рд и Т . Следует помнить, что процессы взаимодействия вещества с окружающеГг средой, связанные с обменом массы, не всегда сопровождаются химическими реакциями примером этого являются процессы разделения, смешения и растворения. В химических реакторах нулевая эксергия является основной. Для определения необходимо знать состав окружающей среды. Однако состав окружающей среды весьма неоднороден, и поэтому расчет абсолютных значений eg с такой же точносгью, как расчет е и е ., принципиально невозможен. Обычно для практических целей вводят упрощающие допущения в расчете Сд, однако при условии соответствия требований эксергетического анализа и строгого термодинамического обоснования. [c.74]

Определение равновесного состояния простой системы с химическими реакциями мы начали с рассмотрения условий равновесия соответствующей открытой фазы. Это позволило ввести термотопическое понятие об обратимой полупроницаемой мембране. Как мы видели, с помощью такого устройства можно поддерживать равновесие между смесью различных компонентов, содержащейся в открытой фазе, и каждым из компонентов смеси в чистом виде, отделенным от нее полупроницаемой мембраной. Давление и молярные характеристики чистого компонента смеси, находящегося в равновесии с ней через полупроницаемую мембрану, мы назвали соответственно мембранным парциальным давлением и мембранными молярными характеристиками. Применив к открытой фазе контрольно-объемный анализ, а также рассмотрев процесс изначального построения открытой фазы при неизменном интенсивном состоянии, мы показали, что ее функция Гиббса определяется соотношением Gp = 2 г ,-, где g[ — мембранная [c.381]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...