3. Зависимость константы равновесия от температуры. Интегрирование уравнения изобары химической реакции

Видоизменим уравнение изобары

Интегрирование проведём при двух условиях

1. Пусть , что допустимо в небольшом интервале температур

Возьмём определённый интеграл

Вспомним, что

Полученное уравнение позволяет рассчитать константу , если известна и тепловой эффект реакции Δ H

Возьмём неопределённый интеграл:

По сути, мы имеем уравнение прямой линии

y = ax + b

ΔH>0

α

α

ΔH<0

1/T

Графическая зависимость LnKp от 1/T позволяет определять тепловой эффект химической реакции, рис. Тангенс угла наклона прямых α равен

отсюда

2. Пусть , тогда

Подставляя эту зависимость в уравнение изобары и интегрируя, получим уравнение зависимости

.

Они имеют выражение, например следующего вида:

и др.

Для отдельных реакций эти зависимости приведены в справочниках физико-химических величин. Они позволяют сделать следующие расчёты.

1. определить при различных T,

2. рассчитать ,

3. рассчитать по уравнению изобары

.

Уравнение изохоры (V=const) имеет математическое выражение следующего вида:

.

3. Фазовые равновесия м свойства растворов

1. Понятия фаза, компонент, независимые компоненты, степень свободы. Правило фаз Гиббса.

2. Диаграмма состояния однокомпонентных систем в координатах «давление – температура». Применение правила фаз для анализа состояния однокомпонентных систем (пояснение на диаграмме состояния).

3. Предельные законы Рауля. Закон Вант-Гоффа.

4. Особенности равновесий в двухкомпонентных системах (пар – непрерывные растворы летучих жидкостей). Зависимость парциальных давлений и общего давления пара от состава раствора. Положительные и отрицательные отклонения от идеальности.

5. Законы Коновалова.

6. Взаимосвязь диаграмм “общее давление – состав” и “температура кипения – состав” для растворов.

7. Дисциляция (перегонка) двойных смесей, азеотропные смеси.

8. Особенности равновесия в двухкомпонентных системах “кристаллы – жидкость (расплав)”. Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем, теоретический анализ, кривые охлаждения.

3.1. Понятия фаза, компонент, независимые компоненты, степень свободы. Правило фаз Гиббса

Фаза – это часть системы, имеющая одинаковый химический состав и обладающая одинаковыми физическо-химическими свойствами. Фаза отделена от других частей системы поверхностью раздела фаз.

Компонент – это простые и сложные вещества, составляющие систему.

Независимые компоненты – это вещества, наименьшее число которых достаточно для образования как всей системы, так и любой её фазы.

Число независимых компонентов равно числу составляющих систему веществ минус число уравнений их связывающих.

Числом степеней свободы (вариантностью) называется число тех переменных ( Р , Т ,С), которые можно изменять произвольно без изменения числа фаз.

Правило фаз Гиббса: предсказывает возможность изменения числа фаз в системе, в зависимости от числа компонентов и от изменения внешних условий.

Опр: ф. Гиббса: В равновесной многофазной системе число независимых компонентов равно числу степеней свободы плюс два минус число фаз Ф, если на систему из внешних ТД факторов влияют только давление и температура.

С = К + 2 – Ф,

где С – степень свободы, К – число независимых компонентов, Ф – число фаз.

Например:

Рассмотрим систему «вода - пар»

С = 1 + 2 – 2 = 1 – каждой температуре соответствует определённое давление пара и наоборот.

При произвольном изменении Т давление Р насыщенного пара изменяется однозначно.

Система «пар»

С = 1 + 2 – 1 = 2 – можно произвольно изменять Р и Т пара для определённого объёма пара.