В физической химии и химической технологии , степень реакции является величиной , которая измеряет степень , в которой реакция протекает. Обычно обозначается греческой буквой ξ . Степень реакции обычно определяется с использованием единиц количества ( молей ). Его ввел бельгийский ученый Теофиль де Дондер .
Определение
Рассмотрим реакцию
- A ⇌ 2 B
Предположим, что бесконечно малое количество dξ реагента A превращается в B. Изменение количества A может быть представлено уравнением dn A = - dξ, а изменение B равно dn B = + 2 dξ. [1]
Степень реакции тогда определяется как [2] [3]
где обозначает количество i-го реагента и это стехиометрическое количество [4] изреагент. Хотя это менее распространено, мы видим из этого выражения, что, поскольку стехиометрическое число может считаться безразмерным или иметь молевые единицы, и наоборот, степень реакции может рассматриваться как имеющая единицы молей, либо как безразмерная мольная доля. [5] [6]
Степень реакции представляет собой прогресс, достигнутый в достижении равновесия в химической реакции . Рассматривая конечные изменения вместо бесконечно малых изменений, можно записать уравнение для степени реакции в виде
Степень реакции определяется как ноль в начале реакции. Таким образом, изменение ξ есть сама степень. Предполагая, что система пришла в равновесие,
связи
Связь между изменением энергии реакции Гиббса и энергией Гиббса может быть определена как наклон энергии Гиббса в зависимости от степени реакции при постоянном давлении и температуре . [1]
Эта формула приводит к уравнению Нернста при применении к реакции окисления-восстановления, которая генерирует напряжение гальванического элемента . Аналогично может быть определена связь между изменением энтальпии реакции и энтальпии. Например, [7]
Пример
Степень реакции - полезная величина в расчетах с равновесными реакциями. Рассмотрим реакцию
- 2А ⇌ В + 3 С
где начальные суммы , а равновесное количество A составляет 0,5 мол. Мы можем рассчитать степень реакции по ее определению.
Выше следует отметить, что стехиометрическое число реагента отрицательно. Теперь, когда мы знаем степень, мы можем изменить уравнение и вычислить равновесные количества B и C.
Рекомендации
- ^ a b Аткинс, Питер; де Паула, Хулио (2006). Физическая химия (8-е изд.). п. 201 . ISBN 978-0-7167-8759-4.
- ^ Лисы, Ян Микулаш; Валко, Ладислав (1979). Príklady a úlohy z fyzikálnej chémie . п. 593.
- ^ Улицкий, Ладислав (1983). Chemický náučný slovník . п. 313.
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « стехиометрическое число, ν ». DOI : 10,1351 / goldbook.S06025
- ^ Канагаратна, Себастьян К. (1 января 2000 г.). «Использование степени реакции во вводных курсах» . J. Chem. Educ . 77 (1): 52. DOI : 10.1021 / ed077p52 . Дата обращения 3 мая 2021 .
- ^ Ханьяк-младший, Майкл Э. "Степень реакции или события реакции?" (PDF) . Кафедра химического машиностроения Бакнеллского университета . 2014 . Дата обращения 3 мая 2021 .
- ^ Лисы, Ян Микулаш; Валко, Ладислав (1979). Príklady a úlohy z fyzikálnej chémie . п. 593.