- ХИМИЧЕСКОЕ СРОДСТВО
(сродство р-ции), параметр термодинамич. системы, характеризующий отклонение от состояния хим. равновесия. Если р-цию записать в виде ур-ния:
где L1, ..., Lk - исходные реагенты, Lk+1, ..., Lk+m -> продукты р-ции, v1, ...,
k иk+ 1 ,...,k+m -> стехиометрич. коэф., то X. с. А равно:где
- хим. потенциалы соотв. исходных реагентов и продуктов. В состоянии равновесия
При A > 0 неравновесное состояние системы характеризуется избытком исходных реагентов и для достижения равновесия р-ция должна идти слева направо; при А <0, наоборот, система содержит избыток продуктов и р-ция должна идти в противоположном направлении. X. с. равно макс. полезной работе р-ции, взятой со знаком минус. X. с. определяет собственно хим. процесс, связанный лишь с изменением состава системы и не связанный с работой по преодолению сил внеш. давления (см. Максимальная работа реакции).
Единица измерения X. с.- Дж/моль.
Стандартное X. с. А 0 определяется соотношением:где
- стандартные хим. потенциалы соотв. реагентов и продуктов (см. Стандартное состояние).Стандартное X. с. связано со стандартным изменением энергии Гиббса
и константой равновесия р-ции К:
где Т - абс. т-ра; R - газовая постоянная.
В хим. термодинамике X. с. рассматривается в сочетании с хим. переменной(наз. также степенью полноты р-ции, числом пробегов р-ции). Если в системе изменение чисел молей компонентов
i происходит лишь в результате хим. р-ции (закрытая система), тоi связаны соотношением:Интегрирование этого соотношения приводит к выражениям:
где
- соотв. числа молей исходных компонентов и продуктов в начальный момент времени. Эти выражения являются определяющими для хим. переменной
Энергия Гиббса системы
С помощью X. с. и хим. переменной можно провести термодинамич. описание закрытой системы, где обратимо протекает хим. р-ция, способом, отличным от традиционного описания Гиббса. Цель подобного описания - уменьшить число переменных
i ,j благодаря учету стехиометрии р-ции. Полные дифференциалы термодинамических потенциалов такой системы - внутр. энергии U, энтальпии H, энергии Гиббса G, свободной энергии Гельмгольца F - м. б. представлены в виде ф-л:(S - энтропия системы; V - объем; р - давление). Отсюда следует:
т. е. X. с. является производной любого термодинамич. потенциала по хим. переменной при постоянстве естеств. переменных каждого из потенциалов. В этих выражениях член
заменяет сумму
используемую при традиционном (Гиббсовом) описании. При этом вместо числа переменных (k + т )достаточно одной независимой переменной
Если в системе протекает r независимых р-ций, для описания системы нужно ввести rхим. переменных и r величин X. с. Л.
X. с. и хим. переменнуюобычно относят к т. наз. внутренним параметрам макроскопич. системы. Это означает, что, во-первых, Аи
однозначно выражаются через параметры системы (хим. потенциалы, числа молей) и стехиометрич. коэф. и, во-вторых, A и
не характеризуют однозначно состояние термодинамич. равновесия (А= 0 для всех состояний равновесия). В термодинамике необратимых процессов величина А/Т рассматривается как обобщенная термодинамич. сила, а скорость хим. р-ции
- время) - как обобщенный поток. Произведение (A/T)w обусловливает произ-во энтропии в системе вследствие хим. реакции. Вблизи состояния термодинамич. равновесия постулируется связь между wи А/Т типа:
коэф. L хим наз. хим. проводимостью.
Понятие X. с. введено Т. де Донде в 1922.Лит. см. при ст. Термодинамика необратимых процессов, Термодинамические потенциалы.
М. В. Коробов.
Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под ред. И. Л. Кнунянца. 1988.