1.ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

1.10.Изменение энергии Гиббса в химических реакциях

∆FT ≈ ∆U2980 −T∆S2980 .

Приближенно можно заключить, что с ростом температуры ∆F растет

при ∆S < 0 и падает при ∆S > 0. При ∆S = 0 величина ∆F не зависит от температуры.

д) Зависимость ∆G от температуры выражается уравнением (30а):

∆G	= ∆H 0	−T∆S0	+	T	∆c		dT −T	T	∆c	p	dT .
				∫		p		∫
T	298	298		298				298	T

Часто можно пренебречь двумя последними слагаемыми из-за их меньшей величины по сравнению с первыми двумя слагаемыми:

∆GT ≈ ∆H2980 −T∆S2980 .

Приближенно можно заключить, что с ростом температуры∆G растет при ∆S < 0 и падает при∆S > 0. При ∆S = 0 величина ∆G не зависит от температуры.

1.11. Химическийпотенциал

Рассмотрим системы, в которых изменяются количества веществ. Эти изменения могут происходить в результате химических реакций или фазовых переходов. При этом изменяются значения термодинамических потенциалов U, H, F, G системы.

Для характеристики способности веществ к химическим превращениям (или фазовым переходам) используется химический потенциал µ. Вводится он как частная производная термодинамических потенциалов по числу молей. В зависимости от условий осуществления процесса, химический потенциал i-го компонента выражается через соответствующий термодинамический потенциал Gi, Fi, Hi, или Ui. Так, при постоянных температуре, давлении и количестве молей всех компонентов, кромеi-го, химический потенциал i-го компонента равен частной производной энергии Гиббса по числу молей i-го компонента:

.

(32)

Аналогичным же образом вводятся химические потенциалы при других условиях:

;

(33)

 Физическая химия. Учеб. пособие

43

1.ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

1.11.Химический потенциал

;	(34)
.	(35)

Изменение термодинамического потенциала (например, G) при изменении количества только i-го компонента равно:

dGi =µidνi .

(36)

Обычно в системе при химических реакциях изменяется концентрация нескольких компонентов или идет изменение количества компонентов в нескольких фазах. Поэтому общее изменение термодинамического потенциала в системе dG равно:

dG = ∑µidνi .	(37)
i
Для самопроизвольного процесса
dG = ∑µidνi <0.	(38)

i

Если в системе, в которой происходит химическая реакция А → В,

имеется только 2 компонента, А и В, то для самопроизвольного процесса можно записать:

dG =µBdνB +µAdνA < 0 .

Так как в данном случае dνB = −dνA , то

dG = (µB −µA )dν < 0.

В этом случае химический потенциал исходного вещества А больше, чем химический потенциал продукта В.

При равновесии должно соблюдаться соотношение

dG = ∑µidνi =0.

i

Рассмотренные в данной главе термодинамические потенциалы будут далее использованы для изучения других физико-химических процессов.

 Физическая химия. Учеб. пособие

44