uzluga.ru
добавить свой файл

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации


Ростовский государственный университет


Кафедра физической и коллоидной химии


В. В. Луков, С. И. Левченков


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по теме "Изучение равновесия гомогенной

химической реакции в растворе" для студентов дневного и вечернего отделений химического факультета РГУ


г. Ростов-на-Дону 2004

I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ


ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

В общем случае направление и предел самопроизвольного протекания процесса в любых системах определяет принцип минимума свободной энергии:

Самопроизвольно могут протекать только те процессы, которые приводят к понижению свободной энергии системы; система приходит в состояние равновесия, когда свободная энергия достигает минимального значения.

Для закрытых систем, находящихся в изобарно-изотермических либо изохорно-изотермических условиях свободная энергия принимает вид изобарно-изотермического либо изохорно-изотермического потенциалов (т.н. свободная энергия Гиббса и Гельмгольца соответственно). Данные функции называют иногда просто термодинамическими потенциалами, что не вполне строго, поскольку термодинамическими потенциалами являются также внутренняя энергия (изохорно-изэнтропный) и энтальпия (изобарно-изэнтропный потенциал).

Протекание самопроизвольного процесса в закрытой системе сопровождается уменьшением свободной энергии системы (dG < 0, dF < 0). Очевидно, что рано или поздно (напомним, что понятие "время" в термодинамике отсутствует) система достигнет минимума свободной энергии. Условием минимума некоторой функции Y = f(x) является равенство нулю первой производной и положительный знак второй производной: dY = 0; d2Y > 0. Таким образом, условием термодинамического равновесия в закрытой системе является минимальное значение соответствующего термодинамического потенциала:


Изобарно-изотермические (P = const, T = const):


AG = 0 dG = 0, d2G > 0


Изохорно-изотермические (V = const, T = const):


AF = 0 dF = 0, d2F > 0

Состояние системы с минимальной свободной энергией есть состояние термодинамического равновесия:

Термодинамическим равновесием называется такое термодина­мическое состояние системы, которое при постоянстве внешних