УРАВНЕНИЯ ИЗОХОРЫ И ИЗОБАРЫ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ.
Продифференцируем уравнение изотермы химической реакции (4.15) по температуре:
,
. (4.26)
Подставим полученную производную в уравнение Гиббса – Гельмгольца (2.43)
и после сокращения подобных членов получим соотношение:
, (4.27)
устанавливающее связь между изменением константы равновесия с температурой и тепловым эффектом реакции, протекающей при постоянном давлении. Это соотношение называют уравнением изобары химической реакции или изобарой Вант-Гоффа.
Для процессов, протекающих при постоянном объёме, можно по аналогии получить уравнение изохоры химической реакции или изохоры Вант-Гоффа:
. (4.28)
Уравнения (4.27) и (4.28) в дифференциальной форме выражают изменение константы равновесия с температурой и называются уравнениями Вант-Гоффа. Согласно этим уравнениям влияние температуры на константу равновесия определяется знаком энтальпии реакции DrН или изменением внутренней энергии DrU. Например, при проведении реакции в условиях постоянства давления:
если DrН < 0 (экзотермическая реакция), то повышение температуры уменьшает величину КР (рис. 1), смещая равновесие реакции влево, т.е. в сторону образования исходных веществ;
если DrН > 0 (эндотермическая реакция), то рост температуры приводит к увеличению КР (рис. 1), смещая равновесие реакции вправо.
Рис. 1. Влияние температуры на величину константы
равновесия химической реакции.
Для количественной оценки влияния температуры на константу равновесия уравнение изобары (изохоры) (4.27) и (4.28) необходимо интегрировать в требуемом интервале температур (например, считая тепловой эффект в этом интервале температур постоянным и равным стандартному). После интегрирования получаем следующее уравнение:
, (4.29)
где и – константы равновесия при T1 и T2, – средний тепловой эффект реакции в интервале температур от Т1 до Т2. На основании уравнения (4.29) можно также рассчитать константу равновесия при любой температуре, если известны тепловой эффект химической реакции и константа равновесия при какой-нибудь одной температуре.
Дата добавления: 2016-06-18; просмотров: 10711;