Основы физической химии: краткие сведения

Термодинамическое равновесие

Развитие всех физических процессов и химических реакций, составляющих сущность металлургических процессов, подчиняется законам химической термодинамики (с основами физической химии).

Наиболее значимыми из них являются:

1. Любые системы взаимодействующих веществ стремятся в своем развитии перейти в состояние равновесия.

Равновесие – термодинамическое состояние химической системы, не изменяющееся во времени при данных внешних условиях и характеризующееся минимальным значением изобарно-изотермического потенциала G (минимальным значением свободной энергии системы).

В равновесии система взаимодействующих веществ находится как бы в «потенциальной яме», выйти из которой она может только под воздействием извне.

2. Переход из неравновесного состояния, характеризующегося свободной энергией G¹, в состояние равновесия сопровождается уменьшением свободной энергии системы взаимодействующих веществ:

∆G = G – G¹ < D.

Скорость этого перехода зависит от температуры и резко увеличивается с её повышением.

3. Величина ∆G определяется для реакций взаимодействия веществ и характеризует тенденцию к соединению или так называемое сродство. Чем больше уменьшается свободная энергия системы взаимодействующих веществ, т.е. чем меньше величина ∆G, тем больше химическое сродство.

Величина ∆G рассчитывается по уравнению Гиббса-Гельмгольца [2]

∆G = ∆H – T∆S,

где ∆H – приращение энтальпии или тепловой эффект реакции, взятый с обратным знаком;

∆S – приращение энтропии реакции;

T – температура.

Величины ∆H и ∆S рассчитывают с использованием термохимических констант веществ-участников взаимодействия.