Направление самопроизвольного химического процесса. Условия равновесия

Рассмотрим термодинамические системы, в которых не производится полезная работа (= 0). Тогда из уравнений (3.5) имеем:

 ,      ,

 ,                     (направление процесса).

В состоянии равновесия:

      ,      ,     ,      .                         (3.6)

Наиболее часто, чтобы определить направление процесса в закрытых системах, используют энергию Гиббса (при T = const, P = const) .

Рассмотрим систему с одной химической реакцией. Изменения количеств веществ будем описывать с помощью одной химической переменной . Начальные количества реагентов (ni0) будут при этом параметрами. Тогда

 ,     ,   ,   ,

 ,     ,

 ,     .                    (3.7)

Из уравнений (3.7) следует, что если процесс проводится при постоянных значениях стандартных переменных, то

 ,   ,

,      .                                                    (3.8)

Таким образом,

 =  =  =                      =  =                     ( - хим. потенциал)                        (3.9)

Химическое сродство реакции Ar:

           (характеризует степень отклонения от равновесия)                  (3.10)

в равновесии

                                 (условие равновесия)                                             (3.11)                                         

Парциальная мольная величина:

                                                                                         (3.12)

где  - любая экстенсивная (аддитивная) функция. Например, энергия Гиббса:

                                                                                                                 (3.13)

Только для энергии Гиббса парциальная мольная величина совпадает с химическим потенциалом:

                                                                                                         (3.14)

                                                                                                                 (3.15)