Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

1. Стандартное значение энергии Гиббса реакции. Если концентрации всех реагентов — одномолярные, то энергия Гиббса реакции, соответствующая та­ким условиям, называется стандартной и обозначается . Кроме того, для величин  обычно предполагаются и стандартные значения температуры, давления и количества веществ.

Таким образом, принципиальное отличие  от  состоит в том, что наряду с обычными стандартными условиями (для Т, Р и п) задается еще одно стандартное условие — постоянные одномолярные концентрации всех участников. С учетом этого в уравнении (4.34, а) пропадает второе слагаемое:

 

Получается, что стандартная энергия Гиббса реакции однозначно связана с константой равновесия.

Подчеркнем еще раз, что величина  относится вовсе не к состоянию равновесия (тогда бы ), а к одномолярным концентрациям участников, которые в общем случае не являются равновесными.

2. Связь между  и K _p . Обратим внимание на конкретный характер связи между  и Кр. Так, из формулы (4.35) следуют соотношения:

 

 

а) В частности, видно: если К_р = 1, то при одномолярных (или даже просто при равных) концентрациях всех реагентов реакция находится в состоянии равновесия.

б) Если К_р >1, то равновесие сдвинуто в сторону прямой реакции, и при равных концентрациях всех реагентов имеется термодинамический стимул для прямого превращения .

в) Наконец, если К_р >1, то прямой процесс (при одинаковых концентрациях участников) самостоятельно не проходит.

3. Зависимость  от концентрации участников реакции.

а) Вернемся к уравне­нию изотермы реакции (4.34), которое с учетом (4.35) можно записать и так:

 

Отсюда следует, что за счет концентрационного члена (RT lnП_с) изменение энергии Гиббса в реакции может существенно отличаться от стандартного значения, т.е. процесс, эндергонический в стандартных условиях, при соот­ветствующем сдвиге концентраций может становиться обратимым или даже экзергоническим.

б) Считается, что в природных условиях для обратимой (в химическом смыс­ле) реакции П_с вряд ли спускается ниже 10-7 или поднимается выше 107. Поэтому максимально возможный вклад концентрационного члена в  ограничивают величиной

 

 

в) На основании уравнения (4.34,6), можно получить серию соотношений, поясняющих характер зависимости  от концентраций:

Первое из них означает: если действительные концентрации участников таковы, что П_с совпадает с К_р, то реакция находится в состоянии термо­динамической обратимости. Если П_с является ниже К_р, прямая реакция — экзергонична. И, наоборот, при повышении П_с свыше К_р прямая реакция протекать не может.

 

4.11. Практический расчет Δ G _рц

1. На практике рассчитывают энергию Гиббса реакции при известных кон­центрациях участников следующим образом. Проблема сводится к расчету стандартной энергии Гиббса реакции, , поскольку, зная ее и концентрации, нетрудно воспользоваться формулой (4.37).

Есть два принципиальных подхода к нахождению :

а) либо по известной константе равновесия реакции (формула (4.35)),

б) либо аналогично тому, как определяется стандартная энтальпия (п. 2.3), а именно — через  или   участников.

2. Остановимся несколько подробней на втором способе. Прежде всего, уточним, что понимается под величинами  и .

а) — стандартная энергия Гиббса образования вещества X;  это ΔG реакции об­разования из простых веществ 1 моля X при стандартных условиях и в определенном состоянии, под которым подразумевается

- либо (как и в случае энтальпии ) соответствующее агрегатное состояние вещества (твердое, жидкое или газообразное),

- либо (в отличие от энтальпии) одномолярный водный раствор вещества.

б) Соответственно, — стандартная энергия Гиббса сгорания вещества X; это ΔG реакции окисления до конечных оксидов 1 моля X , на­ходящегося в определенном состоянии (например, в виде 1 М раствора) и при стандартных условиях.

При этом имеются в виду два обстоятельства:

I . для простых веществ и элементов равны нулю величины  (как и ),

II. а для конечных продуктов окисления равны нулю величины  (как и

в) Формулы расчета  через стандартные характеристики участников реакции аналогичны таковым в случае энтальпии (2.18, а-б):

Снова необходимо либо из суммы энергии Гиббса образования продуктов вычесть сумму соответствующих величин для реагентов, либо из суммы энер­гии Гиббса сгорания реагентов вычесть сумму соответствующих величин для продуктов.

Пример — спиртовое брожение глюкозы:

 

Согласно (2.19,б), для этого процесса . Следовательно, за счет энтропийного вклада способность брожения совершать полезную рабо­ту увеличивается почти втрое. Это очень важно, поскольку подобные процессы служат основным источником энергии у многих анаэ­робных организмов, а при интенсивной мышечной нагрузке – также у животных и человека.