Состояние - химическая система
Cтраница 1
Состояние химических систем ( как и любых других систем) может изменяться. Такие изменения называются процессами. Понятие процесса является одним из наиболее фундаментальных понятий для физической химии. Следует подчеркнуть, что строение и свойства химических систем проявляются именно в изменениях состояний систем. С химической точки зрения особый интерес представляют такие процессы, в которых происходит глубокая перестройка электронных состояний, сопровождаемая перегруппировкой ядер, так что из одних устойчивых одно - или многоатомных частиц образуются другие. В многокомпонентной макроскопической системе эти процессы приводят к химическому превращению, в результате которого некоторые химические соединения - исходные вещества, или реагенты, превращаются в другие химические соединения - продукты. Химическую природу имеют также и многие другие явления, происходящие в химической системе, такие, как растворение, испарение ковалентных и ионных кристаллов и др., так как они также сопровождаются существенной перестройкой электронных оболочек. [1]
Состояние химической системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называется химическим равновесием. Последнее, как и термодинамическое равновесие, является истинным, но в отличие от него носит не статический, а динамический характер. Истинное химическое равновесие обусловлено не отсутствием процесса в системе, а полной компенсацией двух взаимно противоположных процессов. В зависимости от условий химическое равновесие может наступать при ничтожно малых концентрациях исходных веществ и при исчезающе малых концентрациях продуктов реакции. [2]
Химическим равновесием называется такое состояние химической системы, при котором скорости прямой и обратной реакций равны между собой. [3]
Переходный комплекс соответствует такому состоянию химической системы, при котором потенциальная энергия на пути реакции достигает относительного максимума. Но если выбрать иной путь, то на нем этот максимум будет еще больше. Поэтому в точках, отвечающих переходному комплексу, потенциальная поверхность имеет седловину, т.е. она опускается вниз к областям исходных и конечных состояний и поднимается вверх слева и справа к точкам, которые не лежат на пути реакции. [4]
Энтальпия Н - термодинамическая функция состояния химической системы, отвечающая тепловому ( энергетическому) эффекту реакции в этой системе при постоянном давлении. [5]
 |
Поверхность термодинамического потенциала однородного вещества, находящегося в трех состояниях ( фазах. [6] |
Эта диаграмма имеет самостоятельное значение при изучении состояния химических систем. Рассматриваемая самостоятельно, она не дает точного представления о характере изменения самой функции С при изменении состояния системы. Однако связь между этой диаграммой, которую и называют собственно диаграммой состояния, и диаграммой термодинамического потенциала ( рис. 3) совершенно очевидна. [7]
Итак, все рассмотренные до сих пор фигуры практически мало пригодны для построения диаграмм состояния химических систем. Однако тетраэдрический гексаэдроид все же может быть спроектирован на плоскость таким образом, чтобы получалась проекция, применение которой было бы почти так же удобно, как и обычных квадратов, применяемых при изображении взаимных тройных систем. Хотя некоторые ребра четырехмерной фигуры и здесь сжаты в разной степени, например AD и АА, но они не лежат в проекции на одной прямой. [8]
Итак, все рассмотренные до сих пор фигуры практически мало пригодны для построения диаграмм состояния химических систем. Однако тетраэдрический гексаэдроид все же может быть спроектирован на плоскость таким образом, чтобы получалась проекция, применение которой было бы почти так же удобно, как и обычных квадратов, применяемых при изображении взаимных тройных систем. [9]
Было найдено, что проекции многомерных фигур на различные координатные плоскости не равноценны с точки зрения их практической пригодности для построения диаграмм состояния химических систем. Анализ проекций различных четырехмерных фигур, полученных по методу Радищева, показал, что некоторые из них имеют такие проекции на координатные плоскости, применение которых не требует изображения компонентов в различных масштабах, а при проектировании совмещаются такие части фигуры, которые соответствуют областям кристаллизации одинаковых фаз системы. Было установлено, что метод оптимальных проекций - наиболее совершенный и, как будет подробно обосновано в даль-яейшем, допускает изображение не только уже исследованных экспериментально систем с любым числом компонентов, но и построение их ориентировочных диаграмм состояния ( или состав - свойство) на основе данных о низших составляющих системах. Следует, однако, указать, что помимо способов, основанных на применении многомерных геометрических фигур и их проекций, возможны и другие принципы изображения многокомпонентных систем. [10]
Второй закон термохимии ( закон постоянства сумм тепла, или закон Гесса, 1840 г.): энергетический эффект химического процесса зависит только от начального и конечного состояний химической системы и не зависит от промежуточных стадий. [11]
Тепловой эффект химического процесса ( и з о-б арногои и зохорног о) незав и ситотпро межуточных стадий, а определяется лишь начальными к о н е ч н ы м состоянием химической системы. [12]
На границе между химическими и физико-химическими методами находится физико-химический анализ - универсальный и наиболее надежный метод изучения различных химических систем, базирующийся на геометрической обработке экспериментальных данных. Каждому состоянию химической системы на диаграммах равновесия и состав - свойство соответствует определенный геометрический образ. Для идентификации и изучения обнаруживаемых по диаграммам фаз применяются методы химического анализа и разные инструментальные методы. [13]
Это обстоятельство имеет самое существенное значение для диффузии частиц в пространстве скоростей. Кроме того, для состояния химической системы, близкого к равновесию, вероятного на больших временных интервалах, соотношения (1.7) обращаются в тождества. [14]
Найденный закон носит название закона Гесса. Он устанавливает, что тепловой эффект химической реакции определяется лишь начальным и конечным состояниями химической системы и не зависит от ее промежуточных состояний. Известно, какое огромное теоретическое и практическое значение имеет этот основной закон термохимии и какую огромную роль он сыграл в ее развитии. Этот закон, выражающий по существу принцип сохранения анергии применительно к химическим процессам, был установлен Гессом до известных исследований Майера, Джоуля и Гельмгольца. [15]
Страницы: 1 2