Вычисление константы равновесия по уравнению изобары химической реакции

Химическая термодинамика позволяет определить константу равновесия при какой-либо температуре, если известны константы равновесия при другой температуре и тепловой эффект реакции.

Реакция: , протекающая в газовой фазе. Приближение идеального газа.

 не зависит от давления, но зависит от температуры. Воспользуемся уравнением Гиббса-Гельмгольца:

– уравнение изобары химической реакции в дифференциальной форме.

На практике пользуются интегральной формой уравнения изобары химической реакции:

Следствие 1

Для эндотермической реакции  равновесие смещается в сторону прямой реакции

Для экзотермической реакции  равновесие смещается в сторону обратной реакции

Следствие 2

Уравнение можно представить в виде линейной зависимости . Тогда по тангенсу угла наклона зависимости lnK = f(T⁻¹) можно определить тепловой эффект реакции:

Свойства растворов

Закон Рауля

Физический смысл закона Рауля состоит в том, что растворяя какое-либо вещество в данном растворителе, мы понижаем его концентрацию в единице объема, и тем самым понижаем давление пара растворителя над раствором. В результате чего равновесие между жидкостью и паром должно устанавливаться при меньшей концентрации пара, т. е. при меньшем давлении пара растворителя:

Для бинарного раствора закон Рауля формулируют следующим образом: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества в растворе.

Закон Рауля применим к растворителю в предельно разбавленных и идеальных растворах и к растворенному веществу только в идеальных растворах.

Растворимость газов

В ситуации предельно разбавленного раствора для определения растворимости вещества применяют закон Генри:

Константа Генри (приводимая в справочниках по термодинамическим свойствам веществ) не является свойством только растворенного вещества или растворителя. Она является свойством данного раствора и должна определяться экспериментально на основе исследования летучести хотя бы при одной концентрации.

Из уравнения закона Генри следует, что

Уравнение Генри часто используют для оценки растворимости газов. В этом случае концентрацию насыщенного раствора  выражают в объемных единицах (V), например, в м³/л.

При оценке растворимости газов в электролитах пользуются эмпирическим уравнением Сеченова:

,

где S – растворимость газа в растворе электролита, K – эмпирический коэффициент, С – концентрация раствора электролита S⁰ – растворимость газа в чистом растворителе (например, в воде).

Уравнение Шредера

Твердые вещества не могут беспредельно растворяться в жидкостях. При достижении определенной концентрации растворение прекращается. Устанавливается равновесие между твердой и жидкой фазами. Раствор, находящийся в равновесии с твердым веществом, называется насыщенным.

Приближение идеального раствора

Если растворяемое вещество твердое, то теплота растворения = теплоте плавления:

 или

Это уравнение было эмпирически получено Шредером в 1890 г. и носит его имя.