ГЛАВА 9. Приклади термодинамічних розрахунків в металургії
§ 9.2. Оцінка термодинамічної можливості протікання реакції
Для типових умов протікання хімічної реакції (Т = const. Р = const) термодинамічна можливість протікання реакції визначається знаком зміни значення енергії Гіббса # 916; G системи під час проходження реакції. Реакція протікає, якщо # 916; G <0 .
Використовуючи дані, наведені в довідниках, по термодинамічних властивостях речовин можна легко розрахувати стандартне зміна цієї функції # 916; G 0. коли за початковий стан приймаються умови, що всі вихідні тиску рівні 1 атм. В принципі цю характеристику можна використовувати для оцінки термодинамічної ймовірності реакції. Однак до такої оцінки слід підходити з обережністю, бо початкові тиску в реальних системах рідко рівні 1 атм.
Абсолютно достовірної характеристикою можливості протікання реакції при довільних початкових умовах служить справжнє зміна енергії Гіббса # 916; G. пов'язане зі стандартним зміною # 916; G 0уравненіем ізотерми хімічної реакції.
де Kp- константа швидкості реакції, а парціальні тиску p'i відносяться до продуктів реакції, а pi - до реагентів.
Тому, в загальному випадку знак # 916; G може не збігатися зі знаком # 916; G 0. яка є лише наближеним критерієм можливості протікання реакції.
позитивні значення # 916; G 0 вказують, що не на неможливість реакції, а лише на незначний або дуже малий вихід продуктів при стандартних умовах. Наявність другого доданка в правій частині рівняння ізотерми свідчить про те, що значного виходу продуктів можна досягти навіть при позитивних значеннях # 916; G 0 за рахунок створення в системі певного співвідношення між тисками учасників реакції.
Отже, слід проводити чітку відмінність між стандартним зміною енергії Гіббса реакції # 916; G 0 і її істинним значення # 916; G. відповідає конкретним тискам учасників реакції.
Аналіз рівняння ізотерми хімічної реакції показує, що знак # 916; G 0 буде збігатися зі знаком # 916; G в двох випадках:
1) парціальні тиску учасників реакції мало відрізняються від стандартного значення (101325 Па);
2) # 916; G 0веліко за абсолютним значенням (> 40 кДж).
Термодинамічну можливість протікання реакції слід відрізняти від її практичної можливості, під яким розуміють протікання реакції з помітною швидкістю. Наявність кінетичних утруднень може стати перешкодою до проведення реакції необхідною швидкістю. Таким чином, термодинамічна можливість реакції означає лише принципову здійсненність реакції, можливість її самовільного протікання в розглянутих умовах, але не гарантує кінцеву швидкість перетворення реагуючих речовин в продукти.
Приклади оцінки термодинамічної можливості протікання реакції: