Химическая переменная
Химическая переменная (другие названия: глубина превращения, координата реакции, переменная де Донде, полнота реакции, пробег реакции, степень полноты реакции, степень превращения, степень продвижения реакции, степень протекания реакции, степень прохождения реакции, степень реакции, число оборотов реакции, число пробегов реакции) — в физической химии величина, которая отражает полноту протекания химической реакции, то есть то, на сколько изменился состав системы в ходе реакции. Обычно обозначается строчной греческой буквой . Впервые введена известным бельгийским физико-химиком Теофилом де Донде. Используется в качестве независимой переменной при описании неравновесных химических реакций в закрытых системах.
Химическую переменную можно рассматривать как обобщённую координату реакции: этот параметр равен 0, когда реакция ещё не началась, а в конце реакции равен 1. Причём под концом реакции здесь подразумевается не достижение равновесия, а полное исчерпание исходных веществ. Условие равносильно тому, что протекание реакции закончено[1], то есть достигнуто химическое равновесие. Если состояние системы, принимаемое за точку отсчёта начала реакции, фиксировано, то химическую переменную можно выразить через переменные состояния. Поэтому, будучи функционалом процесса, а не термодинамической переменной состояния[2], химическая переменная де-факто ведёт себя как переменная состояния (внутренний параметр по терминологии А. Мюнстера[3]), к каковым её и принято условно причислять[4]. Важно понимать и помнить, что координата реакции представляет собой независимую термодинамическую переменную только при заданных дополнительных условиях и только вне химического равновесия[3].
Набор степеней протекания независимых реакций в закрытых системах играет ту же роль, что и набор составляющих веществ в термодинамике открытых систем, позволяя минимальным числом соотношений между количествами веществ описать любые возможные изменения в химическом составе системы. Это даёт определённые преимущества при выполнении термодинамических расчетов. Кроме того, химические переменные оказываются более удобными для сочетания термодинамических и кинетических данных с целью выяснения механизма химической реакции[5]. Способ термодинамического рассмотрения химических реакций, основанный на использовании степеней протекания независимых реакций в качестве термодинамических переменных, пригоден только для закрытых термодинамических систем[6][7].
Точное определение химической переменной может быть задано так:
Изменения величин относятся к ситуациям до и после реакции, а коэффициенты обычно берутся со знаком «+» для продуктов реакции и со знаком «−» для исходных веществ (чтобы химическая переменная всегда была положительной).