Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Водород, как альтернативное топливо.
Как известно наша планета богата энергоносителями, которые, вот уже не одну сотню лет, исправно служат человеку, делая его жизнь более комфортной. Но так же известно, что запасы полезных ископаемых, из которых получают эти энергоносители, с каждым годом всё уменьшаются, а их стоимость в связи с этим растёт, не говоря уже о загрязнении окружающей среды путём выброса в атмосферу продуктов сгорания. Далее...

Закон действующих масс для газов

действующих масс закон

ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС ЗАКОН - закон хим. термодинамики и кинетики, справедливый для идеальных газов и разбавленных растворов. В хим. термодинамике Д. м. з. устанавливает связь между равновесными концентрациями продуктов реакции и исходных веществ, в хим. кинетике - связь скорости хим. реакции с концентрациями исходных веществ и продуктов реакции. Получен К. Гульдбергом (С. Guldberg) и П. Вааге (P. Waage) из статистич. соображений в 1867, термодинамич. вывод дан Дж. Гиббсом (J. Gibbs) в 1875.

Пусть хим. реакция описывается ур-нием 1119929-479.jpg , где 1119929-480.jpg - хим. символы исходных веществ и продуктов реакции, 1119929-481.jpg - стехиометрич. коэф., указывающие, сколько молекул i-гo вещества возникает 1119929-482.jpg или исчезает1119929-483.jpg. При хим. равновесии, согласно Д. м. з.. молярные концентрации сi исходных веществ и продуктов реакции удовлетворяют ур-нию

1119929-484.jpg

КС(Р, T) - константа хим. равновесия, зависящая от давления P и темп-ры T, при к-рых происходит реакция. Константа хим. равновесия 1119929-485.jpg1119929-486.jpg . Ф-ции 1119929-487.jpg определяются связью хим. потенциалов1119929-488.jpg реагирующих веществ с их парциальными давлениями 1119929-489.jpg , для идеальных газов 1119929-490.jpg. Д.м.з. следует на этого соотношения и условия хим. равновесия1119929-491.jpg.

Константу хим. равновесия можно выразить через молярную энергию Гиббса gi(P, T):

1119929-492.jpg

Отсюда следует, что КC (P, T)удовлетворяет ур-ниям

1119929-493.jpg

где 1119929-494.jpg - изменение молярного объёма, 1119929-495.jpg1119929-496.jpg- изменение молярной энтальпии системы при однократном протекании реакции согласно её ур-нию, R - газовая постоянная.

Статистич. физика позволяет вычислить константу хим. равновесия. Напр., для одноатомных газов 1119929-497.jpg , 1119929-498.jpg- энергия на один атом при T =0, 1119929-499.jpg -хим. постоянная газа [последняя ф-ла получена О. Сакуром (О. Sackur) и Г. Тетроде (H. Tetrode) в 1912], mi - масса атома. Константа 1119929-500.jpg определяется экспериментально.

Если число молекул при хим. реакции не меняется 1119929-501.jpg , то КC не зависит от давления; если 1119929-502.jpg , то при изменении давления хим. равновесие смещается, Д.м.з. определяет закон этого смещения.

Для хим. реакций в реальных газах и растворах используют модифициров. Д.м.з.: если вместо концентраций сi ввести активности аi, учитывающие отступление системы от идеальности, для хим. потенциала принять ф-лу1119929-503.jpg , аналогичную ф-ле идеальной системы 1119929-504.jpg, то можно сформулировать Д.м.з. для активностей.

В хим. кинетике скорость хим. реакции, происходящей в идеальном газе или разбавленном растворе согласно ур-нию 1119929-505.jpg , 1119929-506.jpg , в соответствии с Д.м.а. равна

1119929-507.jpg

где сi и сi'. - концентрации исходных веществ и продуктов реакции, vi и vi'- их стехиометрич. коэф., k и k' - константы скоростей прямой и обратной реакций.

Д.м.з. в кинетике связан с тем, что для прямой реакции необходима встреча в малом объёме1119929-508.jpg молекул веществ A1, A2, ..., вероятность к-рой для идеального газа или разбавленного раствора пропорциональна (с коэф. пропорциональности k)произведению их концентраций 1119929-509.jpg . Тоже справедливо и для обратной реакции, вероятность к-рой пропорциональна1119929-510.jpg..., но с др. коэф. пропорциональности k'. При хим. равновесии суммарная скорость хим. реакции обращается в нуль, и для равновесного отношения концентраций продуктов реакции и исходных веществ получаем Д.м.з. с константой равновесия, равной отношению скоростей обратной и прямой реакций 1119929-511.jpg . Д.м.з. в кинетике можно получить методами неравновесной термодинамики, а для вычисления k и k' требуется привлечение кинетич. теории газов или электролитов.

Лит.: Эпштейн П. С., Курс термодинамики, пер. с англ., М--Л., 1948, гл. 9; 3оммерфельд А., Термодинамика и статистическая физика, пер. с нем., M., 1955, p 13-14; де Гроот С., Mазур П., Неравновесная термодинамика, пер. с англ., M., 1964, гл. 10; Pумер Ю. Б., Pывкин M. Ш., Термодинамика, статистическая физика и кинетика, 2 изд., M., 1977, p 31; Ландау Л. Д., Лифшиц E. M., Статистическая физика, ч. 1, 3 изд., M., 1976 , p 102.

Д. H. Зубарев.

  Предметный указатель