Охарактеризуйте термодинамический поток для систем с элементарной обратимой химической реакцией по концентрации одного из компонентов

№ 27. Охарактеризовать суммарную скорость брутто-процесса в стационарном режиме прохождения реакции.

Протекание произвольной совокупности элементарных химических процессов в общем случае нельзя описать, используя только одну термодинамическую силу. Тем не менее в некоторых ситуациях с помощью единой термодинамической силы все же возможно описание стационарного протекания стехиометрического брутто-процесса.

Простейшим примером являются стехиометрические брутто-процессы, реализующиеся путем произвольной совокупности мономолекулярных элементарных превращенийи протекающие в стационарном режиме относительно всех промежуточных компонентов - интермедиатов брутто-процесса. Стационарная скорость такого брутто-процесса оказывается пропорциональной разности термодинамических напоров исходной и конечной реакционных групп. Иными словами, весь такой брутто-процесс с точки зрения кинетики и термодинамики можно рассматривать как одну эффективную элементарную реакцию.

Рассмотрим стационарный брутто-процесс, в котором превращения реагента (группы реагентов) R в конечный продукт (группу продуктов), обеспечиваются за счет образования произвольного набора промежуточных соединений Е_i, участвующих в произвольной совокупности мономолекулярных превращений:

Здесь под символом понимается произвольная совокупность промежуточных превращений (i, j = 1, …,m), а под символами Ɛ_Ri и Ɛ_jP – усеченные константы скорости для превращений между группами реагентов R и E_i и P и E_j соответственно.

В стационарном режиме

что соответствует равенству скоростей образования и расходованияь компонента E_i.

Для химического процесса суммарная скорость V_Σ в стационарном по интермедиатам режиме пропорциональна разности термодинамических напоров исходной и конечной реакционных групп и равна

где Ɛ_эфф – алгебраическая комбинация только параметров { Ɛ_Ri, Ɛ_jP, Ɛ_ij}; n_R и n_P – значения термодинамических напоров реагентов и продуктов реакции.Таким образом, в стационарном режиме рассмотренное химическое брутто – превращение действительно может быть описано единой термодинамической силой. Это означает возможность «сведения» в рассматриваемом случае стационарного стехиометрического брутто – процесса к некоторой эффективной элементарной реакции.