Równowaga termodynamiczna

D

G = 0

stan równowagi (dla warunków izotermiczno – izobarycznych)

D

G < 0

reakcja może zajść z lewa na prawo (ograniczeniem są warunki
kinetyczne zachodzenia reakcji, na pewno nie zajdzie z prawa
na lewo

D

G > 0

reakcja na pewno nie zajdzie z lewa na prawo ale może z prawa
na lewo (ograniczeniem są warunki kinetyczne zachodzenia
reakcji)

Dla warunków izotermiczno – izochorycznych podobne kryteria są dla funkcji F

W stanie równowagi
termodynamicznej
w warunkach izotermiczno

–

izobarycznych

D

G = 0 więc:

K

RT

G

p

p

p

p

RT

bG

aG

dG

cG

bG

aG

dG

cG

G

p

p

RT

G

p

dp

RT

dG

p

dp

RT

Vdp

dG

const

T

Vdp

SdT

dG

dD

cC

bB

aA

b

B

a

A

d

D

c

C

B

A

D

C

B

A

D

C

ln

ln

)

(

)

(

)

(

)

(

ln

0

0

0

0

0

1

2

2

1

2

1



D





















D



D

























Równowaga termodynamiczna

K

RT

G

ln

0





D

Zależność stałej równowagi od temperatury. Izobara van’t Hoffa.



































D



D

D



D



D



D



D



D

D



















D



















































D







D

p

p

p

p

T

K

T

K

R

T

H

G

T

H

G

S

S

T

H

G

S

T

G

T

K

T

K

R

T

G

K

RT

G

ln

ln

:

czyli

:

że

wiemy,

ln

ln

ln

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Zależność stałej równowagi od temperatury. Izobara van’t Hoffa.

2

0

2

0

2

0

0

0

0

ln

ln

ln

ln

ln

ln

RT

H

T

K

T

K

RT

H

T

K

RT

K

RT

H

G

T

K

T

K

R

T

H

G

p

p

p

p

D





































D























D



D



































D



D

Izobara van’t Hoffa – równanie przybliżone.















D

















D



D



D





















D



























2

1

0

1

2

2

1

0

2

0

2

0

2

0

1

1

K

K

ln

:

czyli

1

1

ln

ln

:

to

r)

temperatu

przedziału

go

dla wąskie

prawdziwe

jest

(co

ry

temperatu

od

zależy

nie

entalpia

jeśli

ln

2

1

2

1

2

1

2

1

T

T

R

H

T

T

R

H

T

dT

R

H

RT

H

K

d

dT

T

K

RT

H

T

K

T

T

T

T

T

T

T

T

p

p

Izobara van’t Hoffa – zadanie.

44

,

0

10

45

,

3

07

,

2

4343

,

0

45

,

3

log

log

45

,

3

log

45

,

3

ln

07

,

2

45

,

3

ln

07

,

2

1100

1

1000

1

314

,

8

1868

,

4

45200

1

1

ln

1

1

ln

4343

.

0

07

,

2

)

2

(

2

2

2

2

2

1

0

1

2

2

1

0

1

2

























































D

















D







p

K

K

e

K

K

K

T

T

R

H

K

K

T

T

R

H

K

K

Dla reakcji:
2SO

2

+ O

2

= 2SO

3

wartość K

p

w temp. 1000K wynosi 3,45. Obliczyć wartość K

p

w 1100K zakładając,

że

D

H

0

= -

45,2kcal i jest w tym zakresie temp. stała. p = const = 1atm

Izobara van’t Hoffa – zadanie.

]

m

0,082[

R

to

h

atmosferac

w

wstawiamy

ciśnienie

jeśli

uwaga!

3

,

39

)

1100

082

,

0

(

44

,

0

)

(

1

1

2

2

3

1

K

kmol

atm

K

p

K

K

RT

K

K

n

p

n

p

x

n

p

C































D

D



D



Obliczyć K

c

i K

x

dla powyższego zadania.

Reguła faz Gibbsa - wprowadzenie

Faza

Fazą nazywamy część układu jednorodną pod względem fizycznym, oddzieloną
od reszty układu fizyczną powierzchnią rozdziału. Masa danej fazy musi być taka,
aby mogły być zaniedbane fluktuacje składu oraz energia napięcia
powierzchniowego.

Układ jednorodny (jednofazowy) – homogeniczny.
Układ niejednorodny (wielofazowy) – heterogeniczny.

Reguła faz Gibbsa - wprowadzenie

Składniki niezależne

Składniki niezależne to te indywidua chemiczne (cząsteczki, atomy, jony), których
znajomość stężenia pozwala w sposób jednoznaczny opisać termodynamicznie
układ.

Jeśli

a

to ilość składników niezależnych

a

to ilość wszystkich indywiduów chemicznych, to:

a

= a

– q

q

– ilość równań wiążących ze sobą stężenia poszczególnych indywiduów.

Reguła faz Gibbsa - wprowadzenie

Stopnie swobody

Stopnie swobody to te zmienne parametry opisujące układ, które możemy zmieniać
(równocześnie muszą być dobrane pozostałe parametry) bez naruszenia stanu
równowagi fazowej.

parametry: T, p