Vad är termodynamisk jämvikt i kemi. Termodynamisk jämvikt och stabilitet. Fasövergångar. Se vad "Termodynamisk jämvikt" är i andra ordböcker

Det termodynamiska villkoret för jämvikten i en process som sker under isobariska-isotermiska förhållanden är att förändringen i Gibbs energi (D r G(T)=0). När reaktionen inträffar n A A+n b B=n Med C+n d Förändringen i standard Gibbs energi är:

D r G 0 T=(n c×D f G 0 C+ n d×D f G 0 D)–(n a×D f G 0 A+ n b×D f G 0 B).

Detta uttryck motsvarar en ideal process där koncentrationerna av reaktanter är lika med enhet och förblir oförändrade under reaktionen. Under verkliga processer förändras koncentrationerna av reagens: koncentrationen av utgångsämnen minskar och koncentrationen av reaktionsprodukter ökar. Med hänsyn till Gibbs-energins koncentrationsberoende (se kemisk potential), är dess förändring under reaktionen lika med:

D r G T=–

– =

= (n c×D f G 0 C+n d×D f G 0 D) – (n a×D f G 0 A+n b×D f G 0 B) +

+ R×T×(n c×ln C C+n d×ln CD–n a×ln C A–n b×ln C B)

D r G T=D r G 0 T + R×T× ,

Var – dimensionslös koncentration i-th substans;

X i- molfraktion i-th substans;

p i– partiellt tryck i-th substans; R 0 = 1,013×10 5 Pa – standardtryck;

med i– molär koncentration i-th substans; Med 0 =1 mol/l – standardkoncentration.

I ett tillstånd av balans

D r G 0 T+R×T× = 0,

Magnitud TILL 0 kallas standard (termodynamisk) jämviktskonstant för reaktionen. Det vill säga vid en viss temperatur T som ett resultat av förekomsten av direkta och omvända reaktioner i systemet, etableras jämvikt vid vissa koncentrationer av reaktanter - jämviktskoncentrationer (Med i) R . Värdena på jämviktskoncentrationer bestäms av värdet på jämviktskonstanten, som är en funktion av temperaturen och beror på entalpi (D r N 0) och entropi (D r S 0) reaktioner:

D r G 0 T+R× T×ln K 0 = 0,

, ,

sedan D r G 0 T=D r N 0 T – T×D r S 0 T,

Om entalpivärdena (D r N 0 T) och entropi (D r S 0 T) eller D r G 0 T reaktion, då kan värdet på standardjämviktskonstanten beräknas.

Reaktionsjämviktskonstanten kännetecknar idealiska gasblandningar och lösningar. Intermolekylära interaktioner i verkliga gaser och lösningar leder till en avvikelse av de beräknade värdena för jämviktskonstanter från de verkliga. För att ta hänsyn till detta, istället för partialtrycken för komponenterna i gasblandningar, används deras flyktighet, och istället för koncentrationen av ämnen i lösningar används deras aktivitet (se kemisk potential).

Jämviktsförskjutning.

Vid jämvikt i ett slutet system etableras jämviktskoncentrationer av reaktanter. Om en av parametrarna för termodynamisk jämvikt ändras i ett system (temperatur, tryck, mängd interagerande ämnen), så går systemet in i ett annat jämviktstillstånd. Om som ett resultat av övergången jämviktskoncentrationerna av reaktionsprodukterna ökar, så talar vi om en jämviktsförskjutning i framåtriktningen (till höger), om jämviktskoncentrationerna av utgångsämnena ökar, så är detta en jämvikt växla i motsatt riktning (till vänster).

"Jämviktsförskjutningens riktning" kan bestämmas med hjälp av isobar- och reaktionsisotermekvationerna.

Isobar reaktion

Derivat ln K 0 i temperatur vid konstant tryck är lika med:

Denna ekvation kallas isobarisk reaktion. I praktiken kan vi för ungefärliga beräkningar anta att D r N 0 T»D r N 0 298 alltså

Om tecknet på reaktionens termiska effekt är känt, är det möjligt att bestämma "jämviktsförskjutningens riktning" när temperaturen på reaktionsblandningen ändras.

Analys av isobarekvationen.

Låt en reaktion ske i systemet

n A A+n b B↔n Med C+n d D.

, .

Eftersom temperaturen och den universella gaskonstanten är positiva är tecknet för derivatan av funktionen ln K 0 (T) bestäms av tecknet på reaktionens termiska effekt.

1. Exoterm reaktion – D r N 0 <0. Поскольку производная , то функция K(T) avtagande, dvs med ökande temperatur, minskar jämviktskonstanten. Följaktligen, när temperaturen ökar, skiftar jämvikten i motsatt riktning (en minskning av jämviktskonstanten kräver en minskning av täljaren och följaktligen en ökning av nämnaren).

2. Endoterm reaktion – D r N 0 >0. Derivatan är därför en funktion K(T) ökar, dvs med ökande temperatur, ökar jämviktskonstanten. I detta fall skiftar jämvikten i framåtriktningen (en ökning av jämviktskonstanten kräver en ökning av täljaren och en minskning av nämnaren).

Reaktionsisoterm

Låt reaktionen n ske i systemet A A+n b B ↔ n Med C+n d D. Om systemet inte är i jämvikt (D r G T¹0), så skiljer sig koncentrationerna av de reagerande ämnena från jämviktsämnena. I detta fall är förändringen i reaktionens Gibbs energi lika med:

D r G T=D r G 0 T+R× T×¹0, D r G T=D r G 0 T+R× T ln K T ×¹0,

Var – ett uttryck konstruerat enligt typen av jämviktskonstant, innehållande koncentrationerna av reagerande ämnen i ett system som inte är i ett jämviktstillstånd. Dessa koncentrationer vid den initiala tiden är godtyckliga och ändras till jämviktsvärden under reaktionen.

Sedan D r G 0 T+R× T×ln K 0 =0 ® D r G 0 T= –R× T×ln K 0 ,

Var är jämviktskonstanten alltså

D r G T = R× T(ln K T–ln K 0).

Denna ekvation kallas reaktionsisoterm. Med dess hjälp kan du bestämma riktningen för en kemisk reaktion vid en konstant temperatur beroende på förhållandet mellan koncentrationerna av reagenserna.

Analys av isotermekvationen.

1. Om förhållandet mellan koncentrationer av utgångsämnen (A, B) och produkter (C, D) är sådant att K T=K 0 sedan D r G T=R× T(ln K T – ln K 0)=0. Systemet är i ett tillstånd av jämvikt.

2. Om förhållandet mellan de initiala koncentrationerna av reagens A, B, C och D är sådant K T<K 0, dvs koncentrationen av utgångsämnena A Och Bär större än jämviktsvärdet och koncentrationen av produkterna C och D är mindre, då D r G T=R× T(ln K T–ln K 0) <0. Реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении. При этом концентрации исходных веществ уменьшаются, а продуктов увеличиваются. Соответственно увеличивается величина K T. När den når värdet K 0 når systemet ett jämviktstillstånd (D r G T=0).

3. Om förhållandet mellan de initiala koncentrationerna av reagens A, B, C och D är sådant K T > K 0, då är förändringen i Gibbs energi större än noll. Reaktionen fortsätter spontant i motsatt riktning tills systemet når jämvikt. I detta fall minskar koncentrationerna av produkter, och utgångsämnena ökar till jämviktsvärden.

Slutsatser om påverkan av förändringar i temperatur, tryck och koncentration av reagenser på förändringen i kemisk jämvikt, gjorda genom att analysera isoterm- och isobarekvationerna för en reaktion, är i full överensstämmelse med Le Chateliers empiriska regel ( Le Chatelier). Om ett yttre inflytande utövas på ett system i ett jämviktstillstånd, så skiftar jämvikten mot en process som försvagar effekten av den yttre påverkan. Denna regel låter dig bestämma riktningen för jämviktsförskjutningen.

Jämvikts- OCH INGEN JÄMFÖRTSPROCESSER. REVERSIBLA OCH IRREVERSIBLA PROCESSER.

Ett system är ett ändligt område av rymden med fysiska studieobjekt placerade i det. Gränsen för ett system kan vara materiell eller imaginär, stationär eller rörlig, permeabel eller ogenomtränglig för materia.

Vi ska studera fastigheterna makroskopiska system, de där. system som består av ett stort antal partiklar - molekyler, atomer eller joner. Ett sådant makroskopiskt system kan vara en separat kropp (till exempel gas, vätska och ånga i jämvikt med den). Alla organ som inte ingår i det aktuella systemet men som kan påverka dess egenskaper kallas miljö. Om systemet till exempel är en gas innesluten i en cylinder med en kolv, så ingår inte cylindern och kolven i systemet, utan systemets egenskaper, i synnerhet dess volym, beror på kolvens läge. Därför, i detta fall, tillhör cylindern och kolven mediet.

För att beskriva beteendet och egenskaperna hos makroskopiska system använder de vanligtvis direkt mätbara storheter som kännetecknar systemet som helhet och dess förhållande till omgivningen, men som inte är vettigt när de appliceras på enskilda partiklar. Bland dessa kvantiteter, kallas makroskopiska parametrar för systemtillståndet, inkluderar till exempel mängder som P, T, V,  osv. Systemets tillstånd, specificerat med hjälp av makroparametrar som karakteriserar systemets beteende som helhet, kallas makrotillstånd.

Erfarenheten visar att vilket makroskopiskt system som helst, isolerat från den yttre miljön, alltid spontant övergår i tillståndet av s.k. termodynamisk jämvikt, som kännetecknas av det faktum att alla makroskopiska förändringar i systemet upphör och varje parameter som kännetecknar en eller annan makroskopisk egenskap hos systemet har ett konstant värde över tiden. Ett system som har gått in i ett tillstånd av termodynamisk jämvikt kan aldrig spontant lämna det. Extern påverkan är nödvändig för att störa balansen. Processen för ett system som övergår till ett tillstånd av termodynamisk jämvikt kallas avslappning, och den tid som krävs för detta kallas avkopplingstid. För olika processer i olika system är avslappningstiden olika. Det kan vara väldigt litet och väldigt stort. Till exempel sker utjämning av trycket i en gas på en bråkdel av en sekund, och utjämning av koncentrationen under diffusion kan pågå i minuter i gaser och i fasta ämnen – timmar, veckor och till och med år.

Termodynamisk jämvikt är statistisk jämvikt. Vi kan bara prata om det i de fall då antalet partiklar som utgör systemet är mycket stort. Tillståndsparametrarna för ett system i jämvikt förblir strängt taget inte konstanta, utan upplever små fluktuationer kring deras jämviktsvärden. Till exempel, med ett stort antal molekyler, kan vissa avvikelser från deras enhetliga fördelning över hela volymen förekomma i enskilda delar av kärlet. Den genomsnittliga gasdensiteten genom hela volymen kommer emellertid att vara densamma och konstant.

Tillståndet för termodynamisk jämvikt är det enklaste tillståndet i ett makroskopiskt system. I detta tillstånd beskrivs systemets beteende av ett litet antal makroskopiska parametrar. Till exempel kan tillståndet för de enklaste systemen - gaser, vätskor och fasta ämnen i frånvaro av yttre kraftfält, under villkoret av termodynamisk jämvikt, otvetydigt bestämmas av två av de tre storheterna P, T, V, som i frånvaron av externa fält, har samma värden i alla delar av systemet. Varje sådant jämviktstillstånd kan representeras av en punkt på P-V- eller T-V-grafen. Ett icke-jämviktstillstånd kan inte avbildas på detta sätt, eftersom åtminstone en av parametrarna i ett icke-jämviktstillstånd inte kommer att ha ett visst värde.

Vilken process som helst, dvs. övergången av ett system från ett tillstånd till ett annat är förknippat med en obalans i systemet. I det här fallet är obalansen mer betydande ju snabbare processen sker. Exempel: förändring av P vid snabb och långsam komprimering av gas i en cylinder med tättslutande kolv.

I gränsen, om gaskompression sker oändligt långsamt, kommer gasen vid varje tidpunkt att kännetecknas av vissa tryckvärden. Följaktligen, i detta fall, är tillståndet för gasen vid varje tidpunkt jämvikt, och en oändligt långsam process kommer att bestå av en sekvens av jämviktstillstånd. En process som består av en kontinuerlig sekvens av jämviktstillstånd kallas en jämvikts- eller kvasistatisk process. Av ovanstående följer att endast en tillräckligt långsam process kan vara jämvikt, därför är jämviktsprocessen en abstraktion Praktiskt taget nära jämvikt är de processer där förändringshastigheten i systemets parametrar är mycket mindre än förändringshastigheten. av samma parametrar under avslappning. Jämviktsprocessen kan avbildas på en P-V-graf eller en T-V motsvarande kurva. En icke-jämviktsprocess kan inte avbildas grafiskt. Om ändå en grafisk representation används för icke-jämviktsprocesser, så har detta endast innebörden att den visar det relativa förloppet för dessa processer i jämförelse med jämviktsprocesser.

Alla kvantitativa slutsatser av termodynamiken är strikt tillämpliga endast på jämviktsprocesser.

Jämviktsprocesser, till skillnad från icke-jämviktsprocesser, har en viktig egenskap: de är reversibla processer, medan icke-jämviktsprocesser alltid är irreversibla.

Reversibel processär en process som kan utföras i omvänd riktning så att systemet passerar genom samma mellanliggande tillstånd som i framåtriktningen, men i omvänd ordning, och så att inga förändringar sker i miljön som omger systemet.

Om processen fortskrider på ett sådant sätt att systemet efter dess slut inte kan återställas till sitt initiala tillstånd så att det passerar genom samma mellanliggande tillstånd, men endast i omvänd ordning, och så att inga förändringar kvarstår någonstans i miljön, då processen kallas irreversibel.

En reversibel process, till skillnad från en irreversibel, har följande egenskap: om systemet under ett framåtslag i någon elementär sektion av processen tar emot värme Q och fungerar dA, då under ett bakåtslag i samma sektion systemet avger värme Q = -Q och det arbetas på det workdA= -dA. Ge exempel på reversibla och irreversibla processer.

) under förhållanden av isolering från omgivningen. I allmänhet är dessa värden inte konstanta, de bara fluktuerar (oscillerar) runt sina medelvärden. Om ett jämviktssystem motsvarar flera tillstånd, i vart och ett av vilka systemet kan vara kvar på obestämd tid, så sägs systemet vara i metastabil jämvikt. I ett tillstånd av jämvikt finns det inga flöden av materia eller energi i systemet, icke-jämviktspotentialer (eller drivkrafter) eller förändringar i antalet närvarande faser. Skilja mellan termisk, mekanisk, strålning (strålning) och kemisk jämvikt. I praktiken innebär isoleringsvillkoret att processerna för att upprätta jämvikt fortskrider mycket snabbare än förändringar sker vid systemets gränser (det vill säga förändringar i förhållanden utanför systemet), och systemet utbyter materia och energi med sin omgivning. Med andra ord, termodynamisk jämvikt uppnås om hastigheten för relaxationsprocesser är tillräckligt hög (som regel är detta typiskt för högtemperaturprocesser) eller om tiden för att uppnå jämvikt är lång (detta fall inträffar i geologiska processer).

I verkliga processer realiseras ofta ofullständig jämvikt, men graden av denna ofullständighet kan vara betydande eller obetydlig. I det här fallet är tre alternativ möjliga:

jämvikt uppnås i vilken del (eller delar) som helst av ett relativt stort system - lokal jämvikt,
ofullständig jämvikt uppnås på grund av skillnaden i hastigheten för avslappningsprocesser som inträffar i systemet - partiell jämvikt,
Både lokal och partiell jämvikt äger rum.

I icke-jämviktssystem sker förändringar i flödet av materia eller energi, eller till exempel faser.

Stabilitet av termodynamisk jämvikt

Ett tillstånd av termodynamisk jämvikt kallas stabilt om det i detta tillstånd inte sker någon förändring i systemets makroskopiska parametrar.

Kriterier för termodynamisk stabilitet för olika system:

Isolerat (absolut inte interagerar med miljön) system- maximal entropi.
Stängt system (endast värme växlas med termostaten)- minimum fri energi.
Fast temperatur och trycksystem- minsta Gibbs potential.
System med fast entropi och volym- minimal intern energi.
System med fast entropi och tryck- minsta entalpi.

se även

Wikimedia Foundation. 2010.

Se vad "Termodynamisk jämvikt" är i andra ordböcker:

- (se TERMODYNAMISK JÄMFÖRT). Fysisk encyklopedisk ordbok. M.: Sovjetiskt uppslagsverk. Chefredaktör A. M. Prokhorov. 1983. TERMODYNAMISK JÄMFÖRT ... Fysisk uppslagsverk

Se Termodynamisk jämvikt... Stor encyklopedisk ordbok

TERMODYNAMISK JÄMFÖRT - (2) … Big Polytechnic Encyclopedia

termodynamisk jämvikt- tillstånd av termodynamisk jämvikt: frånvaro av överhettad vätska och underkyld ånga. [A.S. Goldberg. Engelsk-rysk energiordbok. 2006] Ämnen energi i allmänhet Synonymer termodynamisk jämviktstillstånd EN värme... ... Teknisk översättarguide

Se Termodynamisk jämvikt. * * * TERMODYNAMISK JÄMFÖRT TERMODYNAMISK JÄMFÖRT, se Termodynamisk jämvikt (se TERMODYNAMISK JÄMFÖMT) ... encyklopedisk ordbok

TERMODYNAMISK JÄMFÖRT- är tillståndet för ett system där dess makroskopiska parametrar inte förändras över tiden. I detta tillstånd av systemet finns inga processer som åtföljs av energiavledning, till exempel värmeflöden eller kemiska reaktioner. Från en mikroskopisk punkt... ... Paleomagnetologi, petromagnetologi och geologi. Ordboksuppslagsbok.

termodynamisk jämvikt- termodinaminė pusiausvyra statusas T sritis chemija apibrėžtis Nekintanti terminaminės sistemos būsena, kurioje nevyksta medžiagos arba energijos pernaša. atitikmenys: engl. termodynamisk jämvikt rus. termodynamisk jämvikt... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

termodynamisk jämvikt- termodiminė pusiausvyra statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. termodynamisk jämvikt vok. thermodynamisches Gleichgewicht, n rus. termodynamisk jämvikt, n pranc. équilibre thermodynamique, m … Fizikos terminų žodynas

För att visuellt visa jämviktsförhållandena bör man utgå från en enkel mekanisk modell, som, beroende på förändringen i potentiell energi beroende på kroppens position, avslöjar tre jämviktstillstånd:
1. Stabil balans.
2. Labil (instabil) jämvikt.
3. Metastabil jämvikt.
Med hjälp av tändsticksaskmodellen blir det tydligt att tyngdpunkten för en låda som står på en kant (metastabil jämvikt) endast måste höjas för att asken ska falla på bredsidan genom det labila tillståndet, d.v.s. till ett mekaniskt stabilt jämviktstillstånd, vilket återspeglar tillståndet med lägsta potentiella energi (Fig. 9.1.1).

Termisk jämvikt kännetecknas av frånvaron av temperaturgradienter i systemet. Kemisk jämvikt uppstår när det inte sker någon nettoreaktion mellan två ämnen som orsakar en förändring, d.v.s. alla reaktioner sker i framåt- och bakåtriktningen lika snabbt.
Termodynamisk jämvikt föreligger om de mekaniska, termiska och kemiska villkoren för jämvikt är uppfyllda i systemet. Detta inträffar när den fria energin är på ett minimum. Vid konstant tryck, vilket är allmänt accepterat inom metallurgi, bör den fria energin tas som Gibbs fria energi C, kallad fri entalpi:

I detta fall är H entalpin, eller värmeinnehållet, eller summan av den inre energin E och förskjutningsenergin pV med tryck p och volym V enl.

Om man antar konstant volym V kan Helmholtz fria energi F appliceras:

Av dessa relationer visar det sig att jämviktstillståndet kännetecknas av extrema värden. Detta betyder att Gibbs fria energi är minimal. Av ekvation (9.1.1) följer att Gibbs fria energi bestäms av två komponenter, nämligen entalpi, eller värmeinnehåll H och entropi S. Detta faktum är väsentligt för att förstå temperaturberoendet av existensen av olika faser.
Beteendet hos Gibbs fria energi med temperaturförändringar är olika för ämnen i gasform, flytande eller fast fas. Detta innebär att beroende på temperaturen för en viss fas (vilket motsvarar tillståndet för aggregation), är Gibbs fria energi minimal. Alltså, beroende på temperaturen, kommer det i stabil jämvikt alltid att finnas den fas vars Gibbs fria energi vid den aktuella temperaturen är motsvarande lägst (fig. 9.1.2).
Det faktum att Gibbs fria energi är sammansatt av entalpi och entropi blir tydligt från exemplet med temperaturberoendet för existenszonerna av olika modifieringar av tenn. Således är tetragonal (vit) β-tenn stabil vid temperaturer >13 °C, kubiskt diamantliknande (grå) α-tenn existerar i stabil jämvikt under 13 °C (allotropi).

Om, under normala förhållanden på 25 °C och 1 bar, värmeinnehållet i den stabila β-fasen tas till 0, så erhålls för grått tenn en värmehalt på 2 kJ/mol. Beroende på värmeinnehållet vid en temperatur på 25 °C bör β-tenn omvandlas till α-tenn vid frisättning av 2 kJ/mol, förutsatt att systemet med lägre värmeinnehåll ska vara stabilt. Faktum är att en sådan transformation inte inträffar, eftersom fasstabilitet här säkerställs genom en ökning av entropiamplituden.
På grund av ökningen av entropin under omvandlingen av α-tenn till β-tenn under normala förhållanden, kompenseras ökningen i entalpi mer än väl, så att Gibbs fria energi C=H-TS för modifiering av vitt β-tenn faktiskt uppfyller minimivillkoret.
Precis som energi beter sig ett systems entropi additivt, d.v.s. hela systemets entropi bildas av summan av de individuella entropierna. Entropi är en tillståndsparameter och kan därför karakterisera ett systems tillstånd.
Alltid rättvist

där Q är värmen som tillförs systemet.
För reversibla processer är likhetstecknet viktigt. För ett adiabatiskt isolerat system dQ=0, alltså dS>0. Statistiskt sett kan entropi visualiseras genom att vid blandning av partiklar som inte likformigt fyller utrymmet (som t.ex. vid blandning av gaser) är tillståndet för homogen distribution mest troligt, d.v.s. en så slumpmässig fördelning som möjligt. Detta uttrycker entropin S som ett mått på godtycklig fördelning i systemet och definieras som sannolikhetslogaritmen:

där k är Boltzmanns konstant; w är sannolikheten för distribution av till exempel två typer av gasmolekyler.

17.01.2020

Torra transformatorer med gjutna isoleringslindningar med en effekt från tjugofem till tre tusen etthundrafemtio kilowatt-ampere och spänningsklasser upp till tio kilowatt...

17.01.2020

Att utföra tätskiktsarbeten är ett behov som ibland uppstår vid konstruktion av gas-, olje- och andra rörledningar. Från de negativa effekterna av externa...

17.01.2020

Svetsarbete anses vara hälsofarligt. Syn under arbetsrelaterade skador löper ökad risk....

16.01.2020

Att köpa en lagertruck är inte en enkel process. Valet ska göras utifrån flera kriterier samtidigt. För att undvika att göra fel...

15.01.2020

Fördelarna med ett icke-flyktigt system är att när du använder det behöver du inte oroa dig för ett strömavbrott, det här systemet kommer att fungera autonomt och...

15.01.2020

Nuförtiden används exotiska, lätta bambumöbler i olika inredningsstilar. Bambu ser särskilt fördelaktigt ut i afrikanska, japanska, ekologiska och land...

13.01.2020

Korrugerad plåt är ett extremt mångsidigt material. Den kräver praktiskt taget inget underhåll, ser attraktiv ut, är mycket enkel att installera, hållbar och pålitlig. Rik...

13.01.2020

Idag är en mängd olika produkter tillverkade av råvaror av rostfritt stål efterfrågade på marknaden. Ett sådant krav just nu är...

13.01.2020

Det finns olika typer av lägenhetsrenoveringar. För att du inte ska bli förvirrad i definitioner när du förklarar dina önskemål för de anställda i entreprenadorganisationen, måste du först...

TERMODYNAMISK JÄMFÖRT - termodynamiskt tillstånd. system som inte förändras över tiden och inte åtföljs av överföring av materia eller energi genom systemet. Ett isolerat system som inte byter materia och energi med miljön kommer alltid till termodynamisk jämvikt över tiden och kan inte spontant lämna den. Den gradvisa övergången av ett system från ett icke-jämviktstillstånd orsakat av en yttre påverkan till ett tillstånd av termodynamisk jämvikt kallas avslappning.

Termodynamisk jämvikt inkluderar: termisk jämvikt - konstant temperatur i systemets volym, frånvaro av temperaturgradienter; mekanisk jämvikt, där inga makroskopiska rörelser av delar av systemet är möjliga, d.v.s. det finns lika tryck i systemets volym; Systemets rörelser som helhet är dock tillåtna - translationell rörelse inom verkan av yttre krafter och rotation. I fallet med ett heterogent system kallas samexistensen av termodynamiskt jämviktsfaser för fasjämvikt. Om kemiska reaktioner inträffar mellan komponenterna i ett system, i ett tillstånd av termodynamisk jämvikt, är hastigheterna för direkta och omvända processer lika med varandra. Vid termodynamisk jämvikt upphör alla irreversibla överföringsprocesser (värmeledningsförmåga, diffusion, viskös flöde, etc.) i systemet. Det finns ingen förändring i koncentrationerna av reaktanter i systemet ett slutet system kännetecknas av en jämviktsfördelning av komponenter mellan faserna som utgör systemet. Tillståndsparametrarna som bestämmer termodynamisk jämvikt är strängt taget inte konstanta, utan fluktuerar kring vissa statistiska medelvärden; Vanligtvis är dessa fluktuationer försumbara.

Termodynamiska jämviktsförhållanden:

Under standard Gibbs bildningsenergiΔG°, förstå förändringen i Gibbs energi under reaktionen av bildningen av 1 mol av ett ämne i standardtillståndet. Denna definition innebär att Gibbs standardenergi för bildning av ett enkelt ämne som är stabilt under standardförhållanden är noll.

Förändringen i Gibbs-energin beror inte på processens väg, därför är det möjligt att erhålla olika okända värden för Gibbs-energierna från ekvationer där, å ena sidan, summan av energierna av; reaktionsprodukterna skrivs och på den andra summan av energierna hos utgångsämnena.

När man använder värdena för standard Gibbs energi, är kriteriet för den grundläggande möjligheten för en process under icke-standardiserade förhållanden villkoret ΔG°<0, а критерием принципиальной невозможности - условие ΔG°>0. Samtidigt, om standard Gibbs energi är noll, betyder detta inte att systemet under verkliga förhållanden (andra än standard) kommer att vara i jämvikt.

Exempel på exergoniska och endergoniska processer som förekommer i kroppen.

Termiska reaktioner, under vilka Gibbs energi minskar (dG<0) и совершается работа называются ЭКЗЕРГОНИЧЕСКИМИ(окисление глюкозы дикислородом- C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O, dG=-2880 кДж/моль! Реакции в результате которых энергия Гиббса возрастает (dG>0) och arbete utförs på systemet kallas ENDERGONIC!

Fråga 5. Kemisk jämvikt.

Kemisk jämvikt- systemets tillstånd där hastigheten för den framåtriktade reaktionen är lika med hastigheten för den omvända reaktionen .

Reversibla och irreversibla reaktioner.

Alla kemiska reaktioner kan delas in i 2 grupper: reversibla och irreversibla.

Irreversibel – Det här är reaktioner som går till slut åt ett håll.

Reversibel – kallas reaktioner som kan inträffa under de aktuella förhållandena i både framåt- och bakåtriktning.

En reaktion som går från vänster till höger kallas framåt och från höger till vänster kallas bakåt.

Kemisk jämviktskonstant- ett värde som bestämmer för en given kemikalie. reaktioner, förhållandet mellan de termodynamiska aktiviteterna hos initialämnena och produkter i kemiskt tillstånd. balans.

För reaktion:

Jämviktskonstanten uttrycks av likheten:

Termodynamiska jämviktsförhållanden:

Reaktionens jämviktskonstantens beroende av temperatur kan beskrivas med isobarekvationen för en kemisk reaktion ( isobarervan't Hoff):

Kemisk reaktion isoterm ekvation.

Ekvationen för en kemisk reaktions isoterm gör det möjligt att beräkna värdet på Gibbs energi ΔG (ΔF) under övergången från vilket som helst tillstånd i systemet till jämvikt, dvs. svara på frågan om en kemisk reaktion kommer att fortgå spontant vid givna koncentrationer C i (trycken Pi) av reagenser:

När jämviktskoncentrationerna av utgångsämnena och reaktionsprodukterna förändras genom att påverka systemet sker en förskjutning i den kemiska jämvikten.

Naturen av jämviktsförskjutningen kan förutsägas med hjälp av Le Chateliers princip:

När koncentrationen av ett av utgångsämnena ökar skiftar jämvikten mot bildning av reaktionsprodukter;

När koncentrationen av en av reaktionsprodukterna minskar skiftar jämvikten mot bildningen av utgångsämnena.

När temperaturen ökar skiftar den kemiska jämvikten i den endotermiska reaktionens riktning, och när temperaturen minskar, i den exoterma reaktionens riktning.

När trycket ökar skiftar jämvikten i den riktning i vilken det totala antalet mol gaser minskar och vice versa.

Allmän princip för att förutsäga jämviktsförskjutningar:

Inverkan av en faktor på ett jämviktssystem stimulerar en förskjutning i jämvikt i en riktning som hjälper till att återställa de ursprungliga egenskaperna hos förskjutningen.

Homeostas - en uppsättning komplexa adaptiva reaktioner av djur- och människokroppen, som syftar till att eliminera eller maximera verkan av olika faktorer i kroppens yttre eller inre miljö . Kroppens förmåga att upprätthålla beständigheten i sitt inre tillstånd.

Stationärt tillstånd- detta är ett typiskt tillstånd för levande föremål. Det kännetecknas av en konstant energinivå, och förändringen i entropi tenderar till noll. Alla grundläggande fysiologiska processer realiseras i ett stationärt tillstånd av systemet.