Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

ИЗОТЕРМА ВАНТ — ГОФФА, ВЫВОД И АНАЛИЗ

Константа равновесия определяют условия равновесия, когда концентрация (парциальные давления) является равновесными. В каком направлении пойдёт химическая реакция, если парциальное давление исходных веществ и продуктов реакции отличаются от равновесных? Ответить на этот вопрос поможет уравнение изотермы химической реакции.

Рассмотрим уравнение реакции: aA + bB ↔ cC + dD

Для изобарно-изотермического процесса изменение Гиббса равно:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснениемP’- неравновесное, парциальное давление компонентов.

где Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением= Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением— по форме записи напоминает константу равновесия, но отличается тем, что вместо равновесных давлений в него входят величины давления в данный момент времени.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

( Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением) — это выражение, куда входят величины концентраций в данный момент времени.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

АНАЛИЗ ИЗОТЕРМЫ ВАНТ-ГОФФА

1. Главное значение изотермы реакции состоит в том, что она позволяет рассчитать ∆Gили ∆Fобратимый реакции для заданного состава реакционной смеси и определить, в каком направлении, и до какого предела протекает реакция при известных условиях.

а) Если Кр˃Кр’, то lnКр˃lnКр’; ∆G˂0- реакция идет самопроизвольно в прямом направлении.

б) Если Кр˂Кр’, то lnКр˂lnКр’; ∆G˃0- реакция протекает самопроизвольно в обратном направлении, в сторону образования продуктов.

в) Если Кр=Кр’, то lnКр=lnКр’; ∆G=0- равновесие.

Если парциальное давление всех участников реакции в данный момент времени равны атмосферному давлению

Пусть PA’=PB’=PC’=PD’=1( 1,013*10 5 Па), тоKp’=1; Тогда логарифм этого выражения будет равен нулю (lnKp’=0), а уравнение изотермы Вант – Гоффа примет вид:

∆G⁰=RTlnKp-стандартная энергия Гиббса

Выразм константу равновесия из последнего уравнения и получим:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснениемПример решения задачи:

В объеме 10л, взяли: 320(г) О2 , 10(г) Н2 и 180(г) паров воды . Определите, в какую направлении пойдёт химическая реакция: Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением, если при температуре Т

(Кс=10). Процесс изохорный.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением˂0 — реакция идет в прямом направлении.

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА КОНСТАНТУ

РАВНОВЕСИЯ. УРАВНЕНИЕ ИЗОБАРЫ И ИЗОХОРЫ ВАНТ-ГОФФА (В-Г)

Константы равновесия — это величины постоянные при данной температуре. При изменении температуры константа равновесия изменяется, и довольно существенно.

Изменение константы равновесия и направления химической реакции в зависимости от температуры количественно характеризует уравнение изобары изохоры химической реакции.

ВЫВОД УРАВНЕНИЯ ИЗОБАРЫ И ИЗОХОРЫ

Разделим уравнение изотермы Вант- Гоффа на температуру:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Продифференцируем его по Т и перепишем:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Представим уравнение Гиббса – Гельмгольца в виде:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Из уравнения (1) вычтем уравнение (2):

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Эти уравнения показывают влияния температуры на константу равновесия, где определяющим фактором является тепловой эффект химической реакции.

Влияние температуры на константу равновесия определяется типом реакци.

1. Если тепловой эффект реакци ∆H(∆U)˃0(эндотермическая, поглощение), то Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением˃0, тогда при увеличении температуры (Т↑) константа равновесия Кр увеличивается.

В обратном — Т↓,Кр↓.

2. Если ∆H(∆U)˂0 (экзотермическая, выделение), то Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением˂0, тогда при повышении температуры константа равновесия Кр уменьшается или Кр увеличивается при понижении температуры.

В обратном — Т↑,Кр↓.

3. Если ∆H(∆U)=0 , тов этом случае константа равновесия не зависит от температуры Кp ≠ f(T).

ИНТЕГРИРОВАНИЕ ИЗОБАРЫ В-Г

1. Приближенное интегрирование ∆Н ≠ f(Т),

тогда Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

С помощью этого уравнения можно найти:

1. ∆Н (тепловой эффект реакции), если известны равновесия при двух различных температурах (Кр11) и Кр22))

2. Кр22) – константу равновесия при температуре Т2, если известна константа равновесия при другой температуре и тепловой эффект реакции (Кр11) и ∆Н).

Так как после интегрирования мы получили уравнение прямой, то эта зависимость может быть представлена на графике: lnKp(1) lnKp(2)

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Тангенс угла наклона прямой реакции, исходя из уравнения прямой:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;.

Зависимость теплового эффекта от температуры выражается уравнением:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Подставим это уравнение в уравнение изобары Вант- Гоффа:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснениемпри Т=0(К)

Проинтегрируем это уравнение и получим:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением;

где В — постоянная интегрирования, для нахождения необходимо знать значения константы равновесия Кр при любой фиксированной температуре.

Однако проводить расчеты с использованием данного уравнения довольно сложно и используется довольно редко.

Пример. Определим изменение эффекта реакции Fe+H2O+FeO+H2, если для Т1=900К, Кр1=1,452, а для Т2=1025К Кр2=1,285.

Используем уравнение: Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

При повышении температуры от 900 до 1025К выделится дополнительно 7,5 кДж/моль теплоты.

|следующая лекция ==>
Метод статистического моделирования нагрузки на ЭВМ|Строение и характеристика макроэргических соединений на примереАТФ

Дата добавления: 2016-02-02 ; просмотров: 9753 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Видео:Влияние температуры на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

Влияние температуры на скорость химических реакций. 10 класс.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Состояние системы, которое характеризуется равенством скоростей прямой и обратной реакции и постоянством концентрации всех веществ называется химическим равновесием.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Константа равновесия зависит от природы веществ и температуры и не зависит от исходных концентраций. В небольших количествах (1 – 2 атм) давление на константу равновесия не влияет.

Изменение константы равновесия с температурой определяется изменения энтальпии. Если D Н D Н > 0, то с увеличением температуры константа равновесия увеличивается.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Смещение равновесия – переход системы из одного равновесного состояния в другое при изменении внешних условий.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Если изменить одно из условий, при которых система находится в равновесии, то в системе усилится та реакция которая противодействует производственному изменению. На конденсированные системы давление существенного влияния не оказывает.

Будем рассматривать гетерогенные системы, много-компонентные, в которых протекают химические процессы.

С термодинамической точки зрения существуют системы изометрий закрытые. В изомерных массообменах термическая и барическая связь отсутствует. Критерием самопроизвольно протекающих процессов изомерных систем может служить изменение энтропии, как было показано, этот критерий для закрытых систем не годится, так как в закрытых системах массообмена нет, но существует термическая и барическая связь. В таких системах V , Р, С являются контролируемыми величинами, и в качестве критерия самопроизвольности процесса обычно пользуются термодинамическим по­тенциалом F , G .

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ; Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

В случае протекания химического процесса изучение системы начинают с его фазового состояния – правило фаз Гиббса. По этому правилу определяют число степеней свободы – число параметров, которые можно изменить, чтобы число фаз не изменялось. Это число свободы не контролируется в ходе процесса.

В связи с тем, что в ходе химического процесса фазовое равновесие и фазовое состояние не нарушается, такие понятия как активность и летучесть можно использовать и при рассмотрении химического равновесия.

Обычно для грубой оценки возможности простого химического процесса используются величины теплового эффекта. Однако такая оценка является в большинстве случаев не совсем точной, так как известно много реакций идущих с поглощением тепла, поэтому наиболее правильно следует в качестве критерия считать Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением .

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ; Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением (1)

Самопроизвольный процесс возможен, если Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением и Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением . Когда эти величины больше нуля: 1. Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ; Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , т.е. в случае экзотермического процесса; 2. Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , т.е. реакция будет идти за счет энтропийного члена.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Это может иметь место в том случае, если Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , т.е. когда будет иметь место расширение в процессе реакции.

Вывод: в общем случае не могут величины тепла процессов являться критериями самопроизвольности процессов.

Чтобы ответить на вопрос, при каких условиях энтропийным членом м o жно пренебречь, надо рассмотреть уравнение (1). Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением можно пренебречь, если тепловой эффект будет очень велик; при малых Т, если реакция будет протекать в твердой или жидкой фазе.

Раскроем смысл всех величин уравнения (1):

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ; Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ; Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Т.о., для нахождения Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением необходимо знать тепловой эффект реакции данной Т, саму Т, найти Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением .

Существуют три способа нахождения Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением .

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

1. Исходим из сотоношения (1) и третьего начала термодинамики.

2. Основан на уравнениях изотермы, изобары и изохоры Вант-Гоффа.

3. Базируется на определении ЭДС гальванических элементов.

Она состоит из теоремы Нерста и постулатов Планка.

Теорема: согласно теореме, при Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением .

Постулаты: при Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , само значение Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением , т.е. энтропия правильного кристаллического вещества при Т абсолютном Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением = 0.

Постулаты Планка не распространяются на все твердые вещества.

Неправильно построенные и аморфные тела не дают нулевой энтропии, однако энтропия их при абсолютном нуле не невелика, т.о. абсолютное значение величины Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ни при каких условиях нам неизвестны, известно только их изменение, в то время как можно определить абсолютное значение Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением . Это происходит потому, что нет точек отсчета для нахождения этих термодинамических величин. Величина S для индивидуальных веществ может быть найдена при Т = 0. Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением «0» – обозначает, что данное значение энтропии абсолютное и отсчитанное от 0, индекс Т показывает температуру , существует специальная таблица с абсолютными значениями энтропии Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением .

Чтобы использовать соотношение (1) Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ; находим Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением :

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

абсолютное значение энтропии было найдено следующим образом:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ; Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ; Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ; Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

но, в соответствии с третьем началом термодинамики, последнее уравнение можно преобразовать для идеально твердого тела, если принять Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением = 0.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Это уравнение дает возможность рассчитать абсолютное значение энтропии.

Зная энтропию для твердого тела, можно найти энтропию для жидких и газообразных веществ. Это практически делается так:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

1 – обозначат энтропию твердого вещества, далее, при переходе веществ в жидкое состояние, энтропия возрастает на величину приведенной теплоты, появляется 2 член.

В подинтегральную величину входит теплоемкость – С ; затем идет испарение жидкости при Р = const .

Делается это следующим образом :

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

такие зависимости строятся для каждого вещества, участвующего в реакции. Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением п

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением ж

Видео:Решение задач на тему: "Правило Вант-Гоффа". 1 часть. 10 класс.Скачать

Решение задач на тему: "Правило Вант-Гоффа". 1 часть. 10 класс.

Вопрос № 6.Химические реакции металлургических процессов. Оценка самопроизвольности их протекания. Уравнение изотермы Вант- Гоффа.

Причинами реагирования веществ между собой являются:

-наличие у веществ определенных химических потенциалов;

-неодинаковость (различие) значений этих химических потенциалов у веществ-реагентов и веществ-продуктов.

Реакция может идти при заданной температуре только в направлении образования менее активных веществ из более активных. Условием возможности протекания процесса вправо или влево является неравенство химических потенциалов участников реакции:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Если, Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснениемто реакция может идти вправо.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснениемдля любой реакции рассчитывается так: от потенциала веществ продуктов реакции вычитают химические потенциалы исходных веществ.

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Fe3O4 и Fe2O3 являются чистыми конденсированными веществами, их химические потенциалы считаются стандартными и обозначаются: Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Газы до начала реагирования могут иметь разные парциальные давления, их химические потенциалы зависят от давления при постоянной температуре:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснениемУравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Тогда, Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением

Величины Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснениемдля каждой определенной температуры являются строго определенными, их разность при заданной температуре всегда одна и та же.

Таким образом, имеем:

Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением-уравнение изотермы Вант-Гоффа

где Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснениемв данном случае.

В общем случае П – это отношение концентраций веществ-продуктов, вступающих в реакцию, с соответствующими показателями степеней, равным коэффициентам в исходном состоянии.

Уравнение изотермы Вант-Гоффа показывает, что возможность протекания реакции вправо или влево зависит от:

-природы веществ-участников реакции;

-температуры, которая фигурирует в двух слагаемых и Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснениеми Уравнение изотермы вант гоффа формула с объяснением. Степень влияния зависит как от состава химической системы, так и от исходного состояния;

-исходного состояния веществ. Суть этого влияния заключается в том, с какой стороны от равновесия находится смесь веществ-реагентов. Переход к равновесию от исходного состояния соответственно может быть связан с протеканием реакции вправо или влево.

Дата добавления: 2015-04-21 ; просмотров: 16 ; Нарушение авторских прав

📹 Видео

Закон Вант-ГОФФАСкачать

Закон Вант-ГОФФА

Правило Вант-Гоффа для ЕНТ по химии 2023 | Химия ЕНТ УмскулСкачать

Правило Вант-Гоффа для ЕНТ по химии 2023 | Химия ЕНТ Умскул

Скорость химических реакций. 9 класс.Скачать

Скорость химических реакций. 9 класс.

Задачи на правило Вант-Гоффа. Зависимость скорости реакции от температуры.Скачать

Задачи на правило Вант-Гоффа. Зависимость скорости реакции от температуры.

Химическое равновесие. Закон действующих масс.Скачать

Химическое равновесие. Закон действующих масс.

124. Правило Вант-Гоффа. Решение задач.Скачать

124. Правило Вант-Гоффа. Решение задач.

Использование правила Вант-Гоффа для решения зада. Химия для поступающих.Скачать

Использование правила Вант-Гоффа для решения зада. Химия для поступающих.

Скорость реакции. Химия – ПростоСкачать

Скорость реакции.  Химия – Просто

Решение задач на тему: "Правило Вант-Гоффа". 2 часть. 10 класс.Скачать

Решение задач на тему: "Правило Вант-Гоффа". 2 часть. 10 класс.

Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

Составление уравнений химических реакций.  1 часть. 8 класс.

Как выучить Химию с нуля за 10 минут? Принцип Ле-ШательеСкачать

Как выучить Химию с нуля за 10 минут? Принцип Ле-Шателье

Химия 11 класс | Вуз | Правило Вант-Гоффа | Химическая кинетика | Изменение скорости от температурыСкачать

Химия 11 класс | Вуз | Правило Вант-Гоффа | Химическая кинетика | Изменение скорости от температуры

Урок 194. Уравнение Ван-дер-ВаальсаСкачать

Урок 194. Уравнение Ван-дер-Ваальса

Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.Скачать

Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.

Уравнение Ван-дер-Ваальса | Газы.Молекулярно-кинетическая теория | Химия (видео 8)Скачать

Уравнение Ван-дер-Ваальса | Газы.Молекулярно-кинетическая теория | Химия (видео 8)

Влияние концентрации на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

Влияние концентрации на скорость химических реакций. 10 класс.

Химическое равновесие. Константа равновесия. 10 класс.Скачать

Химическое равновесие. Константа равновесия.  10 класс.

Задачи на скорость реакции в зависимости от концентрации реагентовСкачать

Задачи на скорость реакции в зависимости от концентрации реагентов
Поделиться или сохранить к себе:
Читайте также:

  1. Iгруппа – Критерии основанные на дисконтированных оценках, т.е учитывают фактор времени:NPV,PI, IRR,DPP.
  2. VI Оценка прочности заряда РДТТ.
  3. А) оценка кредитоспособности заёмщика
  4. А3-А5. ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ЛИКВИДНОСТИ ФИРМЫ (Анализ обеспеченности собственным оборотным капиталом; Анализ дебиторской и кредиторской задолженности)
  5. А9. ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИРМЫ. ФОРМУЛА ДЮПОНА
  6. Адиабатный процесс. Уравнение адиабаты идеального газа. Работа идеального газа при адиабатическом изменении его объема.
  7. Аксиомы аналитико-иерархического процесса. Общая оценка АИП как метода принятия решения.
  8. Акты международных организаций по экономическим вопросам.
  9. Акушерство в вопросах и ответах
  10. Акушерство в вопросах и ответах