Funkcje termodynamiczne reakcji chemicznej
Funkcje termodynamiczne reakcji chemicznej – wartości zmian termodynamicznych funkcji stanu (np. Δh, Δg[a]), które następują w układzie, w którym zachodzi reakcja, przy czym liczba postępu tej reakcji jest równa jedności Wartości termodynamicznych funkcji reakcji wskazują, czy może ona zachodzić jako proces samorzutny (decydują o powinowactwie chemicznym) i są związane z ciepłem reakcji i wykonywaną pracą[1][2][3][4].
Liczba postępu reakcji
edytujLiczba postępu reakcji została zdefiniowana przez Théophila de Dondera w 1920 roku jako[1]:
Wartość gdy liczby moli powstałych produktów oraz liczby moli zużytych substratów są równe odpowiednim współczynnikom stechiometrycznym w równaniu reakcji.
Przykłady funkcji termodynamicznych reakcji
edytujSpośród funkcji termodynamicznych reakcji w termodynamice chemicznej najczęściej są stosowane wartości zmian potencjałów termodynamicznych, np.[2][5]:
- entalpia reakcji (zobacz też ciepło reakcji) pod stałym ciśnieniem:
Różne termodynamiczne funkcje reakcji są powiązane tymi samymi zależnościami, które są wyznaczone dla poszczególnych funkcji stanu układów, w których reakcja nie zachodzi, np.: równania Gibbsa-Helmholtza[6]:
- energia swobodna i entalpia swobodna układu:
- energia swobodna reakcji i entapia swobodna reakcji:
Przykłady zastosowań funkcji termodynamicznych reakcji
edytujTermodynamiczne funkcje reakcji są wykorzystywane w takich równaniach, fundamentalnych dla termodynamiki chemicznej, jak np.:
- prawo Kirchhoffa, zależność ciepła reakcji od temperatury (zastosowanie pojemności cieplnej reakcji) (np. ) do obliczeń[7][8]:
- gdzie:
- Izoterma reakcji van ’t Hoffa, wiążąca powinowactwo chemiczne ze stałą równowagi i stężeniami (aktywnościami) reagentów:
- równania van ’t Hoffa, wiążące powinowactwo chemiczne ze stałą równowagi reakcji, umożliwiające obliczenia przesunięć stanu równowagi pod wpływem zmian ciśnienia i temperatury:
- – izobary van ’t Hoffa:
- – izochory van ’t Hoffa:
- gdzie: – standardowa entalpia i energia wewnętrzna reakcji (wyznaczona dla )
- gdzie: – standardowa zmiana objętości reagentów (wyznaczona dla )
Uwagi
edytuj- ↑ W niektórych źródłach są stosowane symbole (i analogiczne), jako symbole wartości odnoszących się do określonej liczby moli reagentów. W innych równaniach termodynamicznych wielkimi literami, np. są oznaczane molowe wartości funkcji czystych związków w określonym stanie, a symbolami itp. – odpowiednie wartości cząstkowe molowe (da 1 mola w roztworze o określonym składzie). Małymi literami oznacza się wartości dotyczące całego układu.
Przypisy
edytuj- ↑ a b Józef Szarawara: Termodynamika chemiczna. Warszawa: WNT, 1969, s. 233–250.
- ↑ a b Stanisław Bursa: Chemia fizyczna. Wyd. 2 popr. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1979, s. 422–432. ISBN 83-01-00152-6.
- ↑ Kazimierz Gumiński: Elementy chemii teoretycznej. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1964, s. 555–564.
- ↑ red. Antoni Basiński: Chemia fizyczna. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1966, s. 642–654.
- ↑ op. cit. Józef Szarawara: Termodynamika chemiczna. s. 234.
- ↑ op. cit. Stanisław Bursa: Chemia fizyczna. s. 460–461.
- ↑ op. cit. Stanisław Bursa: Chemia fizyczna. s. 432–438.
- ↑ op. cit. Józef Szarawara: Termodynamika chemiczna. s. 242–244.
- ↑ op. cit. Kazimierz Gumiński: Elementy chemii teoretycznej. s. 543.