logo
Лекции

14.12 Максимальная работа как мера химического сродства

Химическим сродством называется стремление исходных веществ реакции к взаимодействию. Можно сказать, что чем больше химическое сродство этих веществ, тем полнее протекает реакция, тем больше выход конечных продуктов по ее завершении.

Ранее было установлено, что изохорно-изотермические реакции сопровождаются уменьшением свободной энергии F и при достижении равновесия, которому соответствует минимальное значение ее F0, прекращаются. Равным образом изобарно-изотермические реакции сопровождаются уменьшением изобарного потенциала Z и прекращаются при достижении равновесия, которому соответствует минимальное значение его Z0.

Поэтому связь между свободной энергией F изохорно-изотер-мической системы (или изобарным потенциалом Z изобарно-изотермической системы) и ее составом может быть изображена графически в виде кривой А-С-В (рисунок 14.2). Здесь точка А соответствует свободной энергии (или изобарному потенциалу) системы, состоящей только из исходных веществ, точка В – свободной энергии (или изобарному потенциалу) системы, состоящей только из конечных продуктов, а точка С– минимальному значению ее F0 (или Z0), соответствующему равновесной смеси тех и других.

С

Рисунок 14.2

помощью такой кривой можно по заданному начальному содержанию исходных веществ определить свободную энергию (или изобарный потенциал) системы F или Z, а по разности F – F0 или Z – Z0, в обоих случаях равной максимальной работе реакции А, получить определенное представление о силах химического сродства: чем дальше начальная точка будет находиться от точки С, тем больше будут эти силы, а поскольку тем больше будет и максимальная работа реакции, то, очевидно, что последнюю и следует считать мерой химического сродства.

Далее будет показано, что если начальная точка лежит левее точки С, то максимальная работа положительна, а если правее – то отрицательна. Таким образом, величина максимальной работы позволяет не только характеризовать силу химического сродства, но и определить течение реакции: если она положительна, то реакция идет в прямом направлении, если отрицательна –то в обратном направлении, а если она равна нулю, то реакция не идет, поскольку система находится в состоянии химического равновесия.