ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ (уравнения изобары
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА КОНСТАНТУ
В качественной форме смещение равновесия описывается принципом Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в направлении процесса, течение которого ослабляет влияние произведенного воздействия.
Пусть химическая реакция (106) протекает в идеальной газовой фазе. Тогда при стандартная максимальная работа химической реакции:
. (119)
Максимальная работа процесса в соответствии с уравнением Гиббса–Гельмгольца:
. (85)
Продифференцируем уравнение (119) по температуре:
. (123)
Подставим в уравнение (85) вместо и их значения из (119) и (123), получим:
.
Преобразуем: . (124)
Аналогично при :
. (125)
Уравнения (124) и (125) называют уравнениями изобары и изохоры химической реакции. Они характеризуют влияние температуры на константу химического равновесия.
Уравнения изобары и изохоры позволяют спрогнозировать изменение константы химического равновесия при изменении температуры. Знак производной, стоящей в левой части уравнений, а, следовательно, и направление изменения при изменении определяется знаком теплового эффекта химической реакции. Если:
|
|
– для эндотермической реакции константа химического равновесия возрастает с увеличением температуры. Химическое равновесие смещается в сторону увеличения выхода продуктов реакции ();
– для экзотермической реакции убывает с увеличением температуры. Химическое равновесие смещается в сторону уменьшения выхода продуктов реакции ();
– температура не влияет на .
Разделим переменные в уравнении изобары
. (126)
1. Проинтегрируем в небольшом температурном интервале, считая, что не зависит от температуры:
. (127)
Применяя уравнение (127), можно рассчитать средний тепловой эффект реакции , если известны значения констант равновесия в узком интервале температур или рассчитать , если известно и средняя величина теплового эффекта реакции в интервале температур от до .