文档介绍：物理化学电子教案—第五章
化学平衡的条件和反应的亲和势
化学反应体系
热力学基本方程
化学反应的方向与限度
为什么化学反应通常不能进行到底
化学反应亲和势
化学反应体系
化学反应体系: 封闭的单相体系,不作非膨胀功,发生了一个化学反应,设为:
各物质的变化量必须满足:
根据反应进度的定义,可以得到:
热力学基本方程
等温、等压条件下,
当时:
热力学基本方程
这两个公式适用条件:
(1)等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应(或相变化);因为对于一个单组分单相封闭体系,不可能发生既等温又等压的状态变化。可见,dG是体系组成变化方向的判据。
(2)反应过程中,各物质的化学势保持不变。
公式(a)表示有限体系中发生微小的变化;
公式(b)表示在大量的体系中发生了反应进度等于1 mol的变化。这时各物质的浓度基本不变,化学势也保持不变。
化学反应的方向与限度
用判断都是等效的。
反应自发地向右进行
反应自发地向左进行,不可能自发
向右进行
反应达到平衡
化学反应的方向与限度
用判断,这相当于图上曲线的斜率,因为是微小变化,反应进度处于0~1 mol之间。
反应自发向右进行,趋向平衡
反应自发向左进行,趋向平衡
反应达到平衡
化学反应的方向与限度
为什么化学反应通常不能进行到底?
严格讲,反应物与产物处于同一体系的反应都是可逆的,不能进行到底。
只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应,可以粗略地认为可以进行到底。
总是对应于某特定的反应进度ξ,代表了体系处于该反应进度下的反应趋势。在反应的各个不同瞬间,其值都是在变化着的。
为什么化学反应通常不能进行到底?
以反应为例,在反应过程中吉布斯自由能随反应过程的变化如图所示。
R点,D和E未混合时吉布斯自由能之和;
P点,D和E混合后吉布斯自由能之和;
T点,反应达平衡时,所有物质的吉布斯自由能之总和,包括混合吉布斯自由能;
S点,纯产物F的吉布斯自由能。