Analitik, fizikaviy va kolloid kimyo

Geterogen ravishda boradigan kimyoviyreaktsiyalar muvozanati.
Biz yuqorida ko’rgan misolarda kimyoviy reaktsiyalar gomogen sistemalarda borgan edi. Ba'zi kimyoviy reaktsiyada ishtirok etuvchi moddalar har hil agregat holatlarda bo’lishi mumkin. Masalan: sistemada gazlar bilan bir vaqtda suyuqlik yoki qattiq holdagi modda mavjud bo’lsin. Bu vaqtda reaktsiya gaz fazasida boradi, ya'ni suyuq va qattiq moddalarning bug’larigina reaktsiyaga kirishadi. Shuning bilan birga, bizga ma'lumki, moddaning bug’ bosimi modda miqdoriga bog’liq bo’lmay faqatgina temperaturaga bog’liq va o’zgarmas temperaturada o’zgarmas kattalikdir. Demak, suyuq va qattiq moddalarning partsial bosimlari reaktsiya davomida va muvozanat holatida turgan kattalik bo’lib qoladi va bu moddalarning to’yingan bug’ bosimlariga teng bo’ladi.
Quyidagi reaktsiyani ko’ramiz aA+vV ↔ dD+eE
Bunda reaktsiyada ishtirok etuvchi B modda qattiq holda bo’lsin. Bu reaktsiyaning muvozanat konstanta tenglamasi
ga teng bo’ladi.
Bu tenglamadagi P_B turg’un kattalikligini hisobga olib, uni tenglamani chap tomoniga o’tkazamiz, ya'ni

Unda ni ќosil ?ilamiz.
Demak, geterogen sistemalarda kondensatlangan, ya'ni suyuq va qattiq moddalarning partsial bosimlari muvozanat konstanta ifodasiga kirmaydi.
Misollar:
A) FeO+CO ↔ Fe+CO₂ K_P=P_CO2/P_CO
B) CaCO₃ ↔ CaO+CO₂ K_P=P_CO2


Kimyoviy reaktsiyalarning izoterma tenglamasi.
Bu tenglamani keltirib chiqarish uchun yana yuqoridagi reaktsiya tenglamasidan foydalanamiz.
aAvB ↔ dDeE

Reaktsiyaga ishtirok etayotgan moddalar ideal gaz qonunlariga bo’ysunadi deb qaraymiz. Endi oldingidan farqli o’laroq boshlang’ich (muvozanatdagi emas) A,B,D,E moddalarning bosimlarini - R¹_A, R¹_V, R¹_D, R¹_E, lar orqali ifodalasak.

Faraz qilaylik, A,B,D,E moddalar shu qadar ko’p bo’lsinki, A moddadan a mol, B moddadan b mol qo’shilganda sistemaning tarkibi deyarli o’zgarmasdan qolsin.Bu holatdagina reaktsiya termodinamik qaytar deyish mumkin bo’ladi. Reaktsiya izobarik-izotermik sharoitda borayotgan bo’lsa, Gibbs energiyasining o’zgarishi G=_idn_i=(d_D+e_E)-(a_A+v_B)bo’ladi.

Bu tenglamaga _i=⁰_i+RTlnP_ini qo’ysak

G=-(d_0,D+e_0,E)-(a_0,A+v_0,B) +RT(dlnP_D+elnP_E-alnP_A-vlnP_B)

Yuqoridagi tenglamani hisobga olib (lnK_P1/RT_0,i)

yoki

Xuddi shunday mulohazalar yordamida Gelmgolts energiyasining o’zgarishi uchun quyidagicha yozish mumkin.

Oxirgi ikki tenglama kimyoviy reaktsiyalar izoterma tenglamasi yoki Vant-Goff izotermasi deb ataladi. Tabiiyki, real sistemalar uchun bosim o’rniga uchuvchanlik, kontsentratsiya o’rniga termodinamik aktivlik ifodalarini qo’yish lozim bo’ladi.
Izoterma tenglamasidagi dastlabki va mahsulot moddalar (nomuvozanat) bosimlari nisbatini Pr¹ bilan belgilasak, ya'ni


deb olsak
Bunda izoterma tenglamasidan ko’rinib turibdiki Gibbs energiyasining qiymati va ishorasi K_P va P_P kattaliklarning nisbiy miqdorlariga bog’liq bo’ladi (p=const va T=const):
Pr¹ Kr da G 0 bo’ladi (a)
Pr¹= Kr da G= 0 bo’ladi (b)
Pr¹ Kr da G  0 bo’ladi (v)

Bulardan (a) jarayon o’z – o’zidan boruvchiligi, qaytmasligi ko’rinib turibdi. (b) shart bajarilyotgan bo’lsa reaktsiya muvozanat holatdaligini ko’ramiz. Uchinchi (v) holda reaktsiya o’z-o’zidan bormasligi va bu reaktsiya faqat teskari (o’ngdan chapga) yo’nalishida borishi mumkinligi ayon bo’lib turibdi.
Ideal gazlar uchun yuqoridagi uchchala holat uchun
Pr’ Kr
Ideal eritmalardagi reaktsiyalar uchun
P_N’ K_N; P_C’ Kc
Real gazlar aralashmasa uchun
P_f’ K_f
va noideal eritmalar uchun
Pa’ Ka
Demak, kimyoviy reaktsiya izoterma tenglamasidan fodalanib, komponentlarning boshlang’ich tarkiblari va reaktsiyaning muvozanat konstantasi ma'lum bo’lsa reaktsiya yo’nalishini oldindan aytib berish mumkin.
Gibbs energiyasining standart tushunchasini kiritamiz va uni muvozanat konstantasi bilan bog’likligini aniqlaymiz. Reaktsiyada ishtirok etuvchi hamma gazlarning dastlabki partsial bosimlari ularning standart holatlaridagi qiymatlariga teng (R_i⁰0,1013 Mpa (1 atm)). U holda izterma tenglamasidan
G_T⁰=-RTlnK^
bu yerda K⁰-standart muvozanat konstantasi
Standart muvozanat konstantasi muvozanat konstanta bilan quyidagicha bog’langan.
Kp=K(P^_i)^ =d+e - a - v
Agarda R^_i atmosferalarda o’lchangan bo’lsa, (hamma R^_i=1 atm) (R^_i) ^=1 va Kr= K ya'ni ikkalasi bir xil qiymatda bo’ladi. Agarda R^_I MPa da ifodalangan bo’lsa (hamma R_i⁰=0,1013 Mpa) Kr= K 0,1013^ va Kp o’lchov birligi MPa^bo’ladi.