13. Химический потенциал идеального газа. Выражение для расчета химического потенциала идеального газа.

Химический потенциал называется частные производные термодинамического потенциала по числу молей компонента при постоянстве естественных переменных и состава си-мы.

Химический потенциал идеального и реального газа.

∂G=-SdT+VdP

G=f(T,P)

T=const

dG=-SdT+VdP=VdP

PV=nRT => V=

dG= dP

G=nRT R_Ϭ, R_Ϭ-постоянная интегральная

G=RTLnP+ R_Ϭ (1)

G⁰=RTLnP⁰+ R_Ϭ (2)

Отнимем 1ур от 2го

G-G⁰=RT(LnP-LnP⁰) => G-G⁰=RTLn

P⁰=1атм => G-G⁰=RTLnP => G=G⁰+RTLnP

G=ϻ_i => ϻ_i = ϻ_i ⁰+RTLnP

Это ур для определения химического потенциала смеси идеального газа.

Льюис предложил для реальных газов использовать фугитивность( летучесть), т.к до сих пор рассматривались лишь такие си-мы газообразные части которых идеальны, т.е подчиняются уравнению PV=nRT для неидеальных систем все выше рассмотренные термодинамические соотношения не верны.

Предложенное Льюисом, остается в силе и для неидеальных систем, если заменить в них фактически парциальные давления эффективными давлениями(летучесть).

ϻ_i = ϻ_i ⁰+RTLnf, f-летучесть

Летучесть совпадает с давлением если последнее настолько мало, что газ становиться идеальным.

14.Термодинамический закон действующих масс. Вывод выражения для стандартной термодинамической константы. Факторы влияющие на константу.

Основной количественный закон хим равновесия это закон действующих масс (ЗДМ) применяется для гомогенных равновесных систем. Рассмотрим в общем виде гомогенную хим реакцию.

aA+bBmM+nN (1)

Изменение энергии Гиббса для данной хим реакции

∆G=m(G_M)+n(G_N)-a(G_A)-b(G_B) (2)

Изменение для общего i-го изменения

dG_(i)=VdP_(i)-S_idT (3)

T=const, dT=0

dG_i=VdP_i (4)

PV=RT => V=RT/P

dG_i=RT =RTlnP_i (5)

проинтегрируем ур (5)в пределах стандартного состояния газа на начала реакции

(G⁰_(i),P⁰_i) (G_(i),P_0(i))

_(i)= lnP_(i) (6)

G_(i)-G⁰_i=RTln (7)

Давление газа в стандартном состоянии равна 1атм.

G_(i)=G⁰_i+RTlnP_0(i) (8)

P_0(i)- парциальное давление i-го участника реакции на начало реакции. С учетом ур(8), ур (2) будет выглядеть

∆G=m(G⁰ _M)+m RTlnP_0(M) +n(G⁰ _N)+ nRTlnP_0(N) -a(G⁰ _A)-a RTlnP_0(A) -b(G⁰ _B) - bRTlnP_0(B) (9)

∆G=m(G⁰ _M)+n(G⁰ _N)-a(G⁰ _A)-b(G⁰ _B) +RTln (10)

∆G=∆G⁰+RTln (11)

Если в хим реакции имеет место состояния равновесия тогда ∆G будет равно 0, но парциальные давления будут иметь равновесные значения

∆G⁰=-RTln (12) К_р (13)(константа равновесия )

Т.о константа равновесия любой гомогенной хим реакции протекающей в газовой фазе равна произведению равновесных парциальных давлений продуктов реакций деленному на произведение равновесных парциальных давлений исходных веществ в степенях соответствующих стехиометрическим коэф-м участников реакций.

С учетом ур (13) ур (12) можно записать ∆G⁰=-RTlnК_р (14)

С учетом ур (14) ур (11) примет вид ∆G=-RTln (15)

Ур (11), (15) называются ур изотермы Вант-Гоффа, еще записывается для идеального газа через парциальные давления

∆G=-RTlnК_р+RTlnП_р'

Вывод: Величина константы равновесия зависит только от температуры и природы участников реакции. От ∆G,зависит от исходных концнтраций (активностей) или давлений( летучистей).