ГЛАВА 4. ТЕРМОДИНАМИКА ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

§4.1. Условие химического равновесия

Всякая химическая реакция протекает в двух направлениях: в прямом и обратном. Соотношение между этими направлениями зависит от глубины протекания реакции. Реакция, протекающая в смеси реагирующих друг с другом веществ, приводит к установлению состояния равновесия, в котором концентрации участников реакции больше уже не изменяются. Такое состояние называется химическим равновесием. При равновесии обе реакции протекают с такими скоростями, что концентрации реагирующих веществ остаются неизменными.

Состояние химического равновесия не зависит от того, каким образом происходила реакция; оно зависит только от тех условий, в которых находятся участники реакции в самом состоянии равновесия. Предметом термодинамики является изучение именно этого состояния.

Химические реакции записываются в виде символических равенств, которые, если перенести все члены в одну сторону, имеют вид:

где A_; - химические символы реагирующих веществ; ν - целые числа - стехиометрические коэффициенты. Им присваивают отрицательный знак для исходных веществ и положительный - для продуктов реакции.

Например, для реакции 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О или 2Н₂О - 2Н₂ - О₂ = 0 коэффициенты v_h= -2; vq₂ = -1; у_{щ 0} = 2.

Предположим, что температура и давление при протекании реакции не меняются. Для описания такого процесса используют изобарный потенциал. Изобарный потенциал реакционной смеси в любой момент протекания реакции описывается уравнением (2.27), т.е.

где щ - число моль вещества i при определенной глубине протекания реакции. Глубину протекания реакции оценивают степенью протекания ζ, которая учитывает изменение числа моль исходных веществ и продуктов реакции. Если система первоначально содержала п_ш моль вещества, то число моль вещества в любой другой момент времени (п) можно выразить через степень протекания реакции ζ соотношением: