§ 8. ХИМИЯЛЫҚ ТЕПЕ-ТЕҢДІК

Химиялық потенциал — белгілі бір зат компоненттерінің қан-дай күйде екенін сипаттайтын шама. Химиялық потенциалдьщ гомогенді және гетерогенді системадағы химиялық реакциялар мен химиялық тепе-теңдікті зерттеудегі маңызы орасан зор. Әдет-те химиялық потенциал компоненттің бір моліне есептелінеді. Таза фазадағы заттардың химиялық потенциалы берілген жағдайға орай қысым мен температурадағы Гиббс энергиясына сәйкес ке-леді.

Фазалар компоненттерінің химиялық потенциалы барлық фа-заларда бірдей болғанда, мынадай қорытынды шығады: берілген компоненттщ химиялық потенциалы өзара тепе-тецдік жағдайында болатын цатты дене мен бу немесе сұйык, пен бу (мейлі ол таза еріткіш пе, элде ерітінді ме) фазалары үшін бірдей болады. Енді осы айтылғаннан аса маңызды тағы да бір тұжырым пайда бола-ды: берілген компоненттіц қаныщан буыньщ парциалды қысымы компоненттіц тек будағы ғана емес, сондай-ақ онымен тепе-теқдік-те болатын қатты дене немесе сұйықтыц (таза не ерітінді) химия-лык, потенциалын сипаттайды.

Сол сияқты қарастырылатын системада екі не онан да көп фа-за болатын жағдайда жоғарыда айтылған пікір өз күшінде қала-ды. Мүндайда қаныққан бу құрамындағы әрбір фазаның өзіне тән парциалды қысымы өзара өте тығыз байланыста болады. Ондағы әрбір жекеленген компоненттің парциалды қысымы қалған фаза-лар үшін бірдей.

Енді химиялық тепе-теңдіктің өзіне келейік. Кез келген химия-лық реакция бір сәтте екі бағытта жүреді. Химиялық реакция нәтижесінде жаңа өнімнің алынуы — он, жакқа қарай жүретін ре-акцияға жатады. Ал реакция кері жүріп, әуелгі қосылыстардын. қайта шығуы кері (теріс) бағыттағы реакция болады. Сондай-ақ жылу бөліне жүретін экзотермиялық реакцияларды тура бағытта-ғы десе, сырттан жылу қабылдайтын (сіңіретін) эндотермиялық реакцияларды кері реакция дейді. Белгілі бір уақыт өткен сод тура және кері реакциялар теңеседі. Екі реакцияның жылдамды-ғы өзара теңелген жағдайда, қысым, температура сияқты пара-метрлер өзгеріссіз қалатын болса, химиялык тепе-теңдік орнап, реакцияға түсетін заттардың концентрациясы түрақталады. Хи-миялық қайтымды реакциялар химиялық тепе-теңдік орнағанша жүреді. Термодинамикалық тұрғыдан олар қайтымсыз және жұ-

54

мысы тиімді емес. Әйтсе де тура және кері бағыттағы химиялық реакцияларды үздіксіз қозғалыстағы бөлшектер түрінде қарасты-ратын болсақ, оны термодинамикалық қайтымды процеске жақын-датуға, ұқсатуға болады. Егер осы айтылған ой шартқа айналса, онда бұған термодинамиканьщ тепе-теңдік шартын қолданып, •ондағы барынша пайдалы, тиімді жұмысты есептеуге болады және ол жұмысты А'_т = — G ұқсастық өлшемі дейді.

Химиялық тепе-теңдік кезінде тура және кері реакциялар жыл-дамдықтары теңеседі және қоршаған ортадағы жағдай өзгеріссіз қалады. Сондай-ақ, химиялық тепе-теңдік температура мен кысым берілген мәннен шамалы болса да ауытқығанда туындайтын өз-герістердің әуелгі қалпына жедел оралуына, реакцияның тепе-тең-дік жағдайына; термодинамикадағы химиялық тепе-теңдік жағ-дайының негізгі теңдеуі болып есептелетін <іС = 0 және Е|і_гй?“г =0 өрнек пен изобара-изотермалық процестегі изобаралы потенциал-дың 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 масса-лық әрекет заңынан берілген тұрақты жағдайдағы реакция өнім-дерініц концентрациясы көбейтінділерінщ (немесе парциалды қысымньщ) реагенттердіц концентрацияларыныц (немесе парци-алды қысымныц) олардьщ коэффициентіне дэрежеленген көбей-тінділеріне қатынасы турақты екені шығады.