Химиялық термодинамиканың негізі § термодинамиканың бірінші заңы термодинамикалық түсініктер мен анықтамалар
жүктеу/скачать 0,9 Mb.
|
| § 5. ХИМИЯЛЫҚ ТЕПЕ-ТЕҢДІК
Химиялық потенциал — белгілі бір зат компоненттерінің қандай күйде екенін сипаттайтын шама. Химиялық потенциалдың гомогенді және гетерогенді системадағы химиялық реакциялар мен химиялық тепе-теңдікті зерттеудегі маңызы орасан зор. Әдетте химиялық потенциал компоненттің бір моліне есептелінеді. Таза фазадағы заттардың химиялық потенциалы берілген жағдайға орай қысым мен температурадағы Гиббс энергиясына сәйкес келеді. Фазалар компоненттерінің химиялық потенциалы барлық фазаларда бірдей болғанда, мынадай қорытынды шығады: берілген компоненттің химиялық потенциалы өзара тепе-тецдік жағдайында болатын қатты дене мен бу немесе сұйық пен бу (мейлі ол таза еріткіш пе, әлде ерітінді ме) фазалары үшін бірдей болады. Енді осы айтылғаннан аса маңызды тағы да бір тұжырым пайда болады: берілген компоненттің қаныққан буыныц парциалды қысымы компоненттің тек будағы ғана емес, сондай-ак, онымен тепе-теңдікте болатын қатты дене немесе сұйықтың (таза не ерітінді) химиялық потенциалын сипаттайды. Сол сияқты қарастырылатын системада екі не онан да көп фаза болатын жағдайда жоғарыда айтылған пікір өз күшінде қалады. Мұндайда қаныққан бу құрамындағы әрбір фазаның өзіне тән парциалды қысымы өзара өте тығыз байланыста болады. Ондағы әрбір жекеленген компоненттің парциалды кысымы қалған фазалар үшін бірдей. Енді химиялық тепе-теңдіктің өзіне келейік. Кез келген химиялық реакция бір сәтте екі бағытта жүреді. Химиялық реакция нәтижесінде жаңа өнімнің алынуы — оң жаққа қарай жүретін реакцияға жатады. Ал реакция кері жүріп, әуелгі қосылыстардың қайта шығуы кері (теріс) бағыттағы реакция болады. Сондай-ақ жылу бөліне жүретін экзотермиялық реакцияларды тура бағыттағы десе, сырттан жылу қабылдайтын (сіңіретін) эндотермиялық реакцияларды кері реакция дейді. Белгілі бір уақыт өткен соң тура және кері реакциялар теңеседі. Екі реакцияның жылдамдығы өзара теңелген жағдайда, қысым, температура сияқты параметрлер өзгеріссіз қалатын болса, химиялық тепе-теңдік орнап, реакцияға түсетін заттардың концентрациясы тұрақталады. Химиялық қайтымды реакциялар химиялық тепе-теңдік орнағанша жүреді. Термодинамикалық тұрғыдан олар қайтымсыз және жұмысы тиімді емес. Әйтсе де тура және кері бағыттағы химиялық реакцияларды үздіксіз козғалыстағы бөлшектер түрінде қарастыратын болсақ, оны термодинамикалық қайтымды процеске жақындатуға, ұқсатуға болады. Егер осы айтылған ой шартқа айналса, онда бұған термодинамиканың тепе-теңдік шартын қолданып, ондағы барынша пайдалы, тиімді жұмысты есептеуге болады және ол жұмысты ұқсастық өлшемі дейді. Системаны теңдік жағдайына жақындата түсетін қайтымды реакциялардың басым болатын бағыттарын изобаралық потенциалдың кемуімен немесе тиімді жұмыстың оң мәнді шамасымен анықтайды. Тұрақты температурада өздігінен жүретін тура не кері реакция кезінде пайда болатын тиімді жұмыс реагенттер мен реакция өнімдерінің концентрациясына, реакциядағы химиялық тепе-теңдікке тәуелді. Реагенттердің концентрациясы белгілі болғандықтан, оған массалық әрекет заңын қолданып, тепе-теңдіктегі концентрацияны анықтаймыз, сөйтіп, реакция өнімінің шығымын табамыз. Осы негізде реагенттердің концентрациясын пайдаланып немесе әр түрлі температура мен қысымдағы белгілі тепе-теңдік шамасын, оның жағдайын есепке алып, барынша пайдалы жұмысты есептеу химиялық тепе-тендікті термодинамика шешетін ең басты және маңызды мәселе. Химиялық тепе-теңдік кезінде тура және кері реакциялар жылдамдықтары теңеседі және қоршаған ортадағы жағдай өзгеріссіз қалады. Сондай-ақ, химиялық тепе-теңдік температура мен қысым берілген мәннен шамалы болса да ауытқығанда туындайтын өзгерістердің әуелгі қалпына жедел оралуына, реакцияның тепе-теңдік жағдайына; термодинамикадағы химиялық тепе-теңдік жағдайының негізгі теңдеуі болып есептелетін және өрнек пен изобара-изотермалық процестегі изобаралы потенциалдың ең кіші мәніне тәуелді. Қайтымды химиялық реакциялардағы тепе-теңдік 1867 жылы Гульдберг пен Вааге ашқан массалық әрекет заңымен өрнектеледі. Егер реакцияға қатысатын заттардың концентрациялары немесе олардың парциалды қысымдары аса жоғары болмаса, онда массалық әрекет заңынан берілген тұрақты жағдайдағы реакция өнімдерінің концентрациясы көбейтінділерінің (немесе парциалды қысымының) реагенттердің концентрацияларының (немесе парциалды қысымның) олардың коэффициентіне дәрежеленген көбей-тінділеріне қатынасы тұрақты екені шығады. жүктеу/скачать 0,9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|