Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

17.9: تغيرات الطاقة الحرة للحالات الغير قياسية
فهرس المحتويات

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Free Energy Changes for Nonstandard States
 
نسخة طبق الأصل

17.9: تغيرات الطاقة الحرة للحالات الغير قياسية

يرتبط تغيير الطاقة الحرة لعملية تحدث مع المواد المتفاعلة والمنتجات الموجودة في ظروف غير قياسية (ضغوط بخلاف 1 بار؛ التركيزات بخلاف 1 متر) بالتغير القياسي في الطاقة الحرة وفقًا لهذه المعادلة:

 Eq1

حيث R هو ثابت الغاز (8.314 J/K·mol)، و T هو درجة الحرارة المطلقة بالكلفن، و Q هو حاصل قسمة التفاعل. يمكن استخدام هذه المعادلة للتنبؤ بعفوية العملية تحت أي مجموعة معينة من الشروط.

حاصل قسمة التفاعل (Q)

يتم تقييم حالة التفاعل القابل للعكس بشكل ملائم من خلال تقييم حاصل قسمة التفاعل، Q. لتفاعل قابل للعكس موصوف بواسطة

 Eq1

يُشتق حاصل قسمة التفاعل مباشرةً من القياس المتكافئ للمعادلة المتوازنة

 Eq1

حيث يشير الرمز c إلى استخدام التركيزات المولية في التعبير. حاصل قسمة التفاعل المعتمد على التركيز، Qc، يستخدم لتوازن الطور المكثف. إذا كانت المواد المتفاعلة والمنتجات غازية ، فيمكن اشتقاق حاصل التفاعل بالمثل باستخدام الضغوط الجزئية:

 Eq1

في ظل الظروف القياسية ، تكون تركيزات المادة المتفاعلة ومحلول المنتج 1 م، أو ضغط الغازات 1 بار، و Q يساوي 1. لذل ، في ظل الظروف القياسية

 Eq1

في ظل ظروف غير قياسية، يجب حساب Q.

تختلف القيمة العددية لـ Q مع تقدم التفاعل نحو التوازن؛ لذلك، يمكن أن يكون بمثابة مؤشر مفيد لحالة التفاعل’. لتوضيح هذه النقطة، ضع في اعتبارك أكسدة ثاني أكسيد الكبريت:

 Eq1

ضع في اعتبارك سيناريوهين تجريبيين مختلفين، أحدهما يبدأ فيه هذا التفاعل بمزيج من المواد المتفاعلة فقط، SO2 and O2، والآخر يبدأ بـ المنتج، SOSO3. بالنسبة للتفاعل الذي يبدأ بخليط من المواد المتفاعلة فقط، فإن Q تساوي في البداية صفرًا:

 Eq1

مع تقدم التفاعل نحو التوازن في الاتجاه الأمامي، تنخفض تركيزات المادة المتفاعلة (كما يفعل المقام الحسابي Qc) ، ويزداد تركيز المنتج (كما يفعل البسط الحسابيQc)، وبالتالي يزيد حاصل التفاعل. عند تحقيق التوازن، تظل تركيزات المواد المتفاعلة والنواتج ثابتة، كما هو الحال مع قيمةQc.

إذا بدأ التفاعل بالمنتج الموجود فقط، فإن قيمة Qc تكون في البداية غير محددة (كبيرة أو غير محدودة بشكل لا يقاس):

 Eq1

في هذه الحالة، يتقدم التفاعل نحو التوازن في الاتجاه العكسي. تركيز المنتج والبسط الحسابي Qc يتناقصان بمرور الوقت، وتركيزات المادة المتفاعلة والمقام الحسابي Qc يزدادان، وبالتالي ينخفض ​​حاصل التفاعل حتى يصبح ثابتًا عند التوازن.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Chapter 16.4: Free Energy and Openstax, Chemistry 2e, Chapter 13.2: Equilibrium Constants.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter