Степень реакции - Extent of reaction

В физическая химия, степень реакции это величина, которая измеряет степень протекания реакции. Обычно обозначается греческой буквой ξ. Степень реакции выражается в единицах величины (родинки ). Его представил бельгийский ученый. Теофиль де Дондер.

Определение

Рассмотрим реакцию

А ⇌ Б

Предположим, что бесконечно малое количество dξ реагента A превращается в B. Изменение количества A может быть представлено уравнением dn_А = - dξ и замена B равна dn_B = dξ.^[1]

Затем степень реакции определяется как^[2][3]

${displaystyle dxi ={frac {dn_{i}}{u _{i}}}}$

куда ${displaystyle n_{i}}$ обозначает количество i-го реагента и ${displaystyle u _{i}}$это стехиометрический коэффициент (или же стехиометрическое число с помощью Номенклатура ИЮПАК^[4]) i-го реагента. Другими словами, это количество вещества, которое изменяется в равновесная реакция. Рассматривая конечные изменения вместо бесконечно малых изменений, можно записать уравнение для степени реакции как

${displaystyle Delta xi ={frac {Delta n_{i}}{u _{i}}}}$

Степень реакции определяется как ноль в начале реакции. Таким образом, изменение ξ - это сама степень.

${displaystyle xi ={frac {Delta n_{i}}{u _{i}}}={frac {n_{equilibrium}-n_{initial}}{u _{i}}}}$

связи

Связь между изменением энергии реакции Гиббса и Энергия Гиббса можно определить как наклон Энергия Гиббса построены в зависимости от степени реакции при постоянном давление и температура.^[1]

${displaystyle Delta _{r}G=left({frac {partial G}{partial xi }}ight)_{p,T}}$

Аналогично, связь между изменением реакции энтальпия и энтальпию можно определить.^[5]

${displaystyle Delta _{r}H=left({frac {partial H}{partial xi }}ight)_{p,T}}$

Пример

Степень реакции - полезная величина в расчетах с равновесными реакциями. Рассмотрим реакцию

2А ⇌ В + 3 С

где начальные суммы ${displaystyle n_{A}=2 { ext{mol}},n_{B}=1 { ext{mol}},n_{C}=0 { ext{mol}}}$, а равновесное количество A составляет 0,5 мол. Мы можем рассчитать степень реакции по ее определению

${displaystyle xi ={frac {Delta n_{A}}{u _{A}}}={frac {0.5 { ext{mol}}-2 { ext{mol}}}{-2}}=0.75 { ext{mol}}}$

Не забывайте, что стехиометрическое количество реагентов отрицательное. Теперь, когда мы знаем степень, мы можем изменить уравнение и вычислить равновесные количества B и C.

${displaystyle n_{equilibrium}=xi u _{i}+n_{initial}}$

${displaystyle n_{B}=0.75 { ext{mol}} imes 1+1 { ext{mol}}=1.75 { ext{mol}}}$

${displaystyle n_{C}=0.75 { ext{mol}} imes 3+0 { ext{mol}}=2.25 { ext{mol}}}$

Рекомендации

1. Аткинс, Питер; де Паула, Хулио (2006). Физическая химия (8-е изд.). п.201. ISBN  978-0-7167-8759-4.
2. Лисы, Ян Микулаш; Валко, Ладислав (1979). Príklady a úlohy z fyzikálnej chémie. п. 593.
3. Улицкий, Ладислав (1983). Chemický náučný slovník. п. 313.
4. ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "стехиометрическое число, ν ". Дои:10.1351 / goldbook.S06025
5. Лисы, Ян Микулаш; Валко, Ладислав (1979). Príklady a úlohy z fyzikálnej chémie. п. 593.