мпонента (P i = 1 атм., З i = 1 моль/л.). Очевидно, що зміна вільної енергії системи можна пов'язати з зміною складу системи наступним чином:
(I.89)
(I.90)
Оскільки умовою рівноваги є мінімум вільної енергії системи (DG = 0, dF = 0), можна записати:
(I.91)
У закритій системі зміна числа молей одного компонента супроводжується еквівалентним зміною числа молей інших компонентів; тобто, для наведеної вище хімічної реакції має місце співвідношення:
(I.92)
Звідси можна отримати наступну умову хімічної рівноваги в закритій системі:
(I.93)
У загальному вигляді умова хімічної рівноваги можна записати наступним чином:
(I.94)
Вираз (I.94) носить назву рівняння Гіббса - Дюгема. Підставивши в нього залежність хімічного потенціалу від концентрації, отримуємо:
(I.95)
Оскільки ОЈn i Ој i = О”F , а ОЈn i Ој В° i = О”F В° , отримуємо:
(I.96)
Для ізобарно-ізотермічного процесу аналогічним чином можна отримати:
(I.97)
Отримані нами вираження I.96 - I.97 є ізотерма хімічної реакції. Якщо система знаходиться в стані хімічної рівноваги, то зміна термодинамічної потенціалу дорівнює нулю; отримуємо:
(I.98)
(I.99)
Тут з i і р i - рівноважні концентрації та парціальні тиску вихідних речовин і продуктів реакції (у відміну від нерівноважних З i і Р i в рівняннях I.96 - I.97). p> Оскільки для кожної хімічної реакції стандартне зміна термодинамічної потенціалу О”F В° і О”G В° є строго певна величина, то твір рівноважних парціальних тисків (концентрацій), зведених в ступінь, рівну стехиометрическому коефіцієнту при даному речовині в рівнянні хімічної реакції (стехіометричні коефіцієнти при вихідних речовинах прийнято вважати негативними) є деяка константа, звана константою рівноваги. Рівняння (I.98, I.99) показують зв'язок константи рівноваги зі стандартним зміною вільної енергії в ході реакції. Рівняння ізотерми хімічної реакції пов'язує величини реальних концентрацій (тисків) реагентів у системі, стандартного зміни термодинамічної потенціалу в ході реакції та зміни термодинамічної потенціалу при переході з даного стану системи в рівноважний. Знак О”G (О”F) визначає можливість мимовільного протікання процесу в системі. При цьому О”G В° (О”F В°) дорівнює зміні вільної енергії системи при переході зі стандартного стану (P i = 1 атм., З i = 1 моль/л) в рівноважний. Рівняння ізотерми хімічної реакції дозволяє розрахувати величину О”G (О”F) при переході з будь-якого стану системи в рівноважний, тобто відповісти на питання, чи буде хімічна реакція протікати мимовільно при даних концентрац...
