Закон действующих масс. Уравнение изотермы реакции

В ходе химической реакции концентрации реагентов и продуктов изменяются: количество реагентов уменьшается, количество продуктов возрастает. При достижении химического равновесия концентрации веществ в системе перестают меняться и остаются постоянными при неизменных внешних условиях. Эти концентрации называются равновесными.

На основе анализа экспериментальных данных был установлен закон действующих масс (К. Гульдберг, П. Вааге), который является следствием второго начала термодинамики и может быть выведен из условия термодинамического равновесия.

Приращение энергии Гиббса в реакции определяется соотношением

Здесь с(Х,) - исходные, равновесные концентрации компонентов веществ X*, участвующих в реакции; AG°p - постоянная величина,

равная энергии Гиббса этой реакции при стандартных условиях.

Величина ПсС это стехиометрическое соотношение концентраций веществ, участвующих в реакции при заданных условиях. Как следует из второго начала термодинамики, при равновесии AGr =0, тогда Псс = 1 или Кс = const. Величину Кс называют константой равновесия реакции.

Выражение Кс = const - математическая запись закона действующих масс, который формулируется следующим образом: для обратимой реакции общего вида при постоянных внешних условиях в равновесии отношение произведений концентраций продуктов к произведению концентраций реагентов с учетом стехиометрии есть величина постоянная, не зависящая от содержания реагентов и продуктов.

С помощью уравнения изотермы реакции можно рассчитать приращение энергии Гиббса AGr при заданном значении Пс, если известна константа равновесия реакции Кс. И наоборот, если известно приращение энергии Гиббса в реакции AGr при заданном значении Пс, т. е. при заданных концентрациях реагентов и продуктов, можно рассчитать константу Кс.

Уравнение изотермы реакции

при стандартных условиях переходит в уравнение

Результаты применения законов термодинамики к совокупности рассмотренных в гл. 4 биообъектов - (системе) саркомерных мостиков - формируются в виде следующего рабочего цикла, описывающего переход мостиков из одних состояний в другие:

Уровни энергии Гиббса различных состояний системы саркомерных мостиков могут быть отображены в виде энергетической диаграммы (рис. 5.3). Энергетическая диаграмма наглядно показывает термодинамические параметры состояний и переходов между состояниями при работе мышцы - совокупности саркомер- ных мостиков. На основе этой диаграммы можно рассчитать эффективность работы мышцы при разной нагрузке.

Состояние саркомерного мостика.

Рис. 5.3. Энергетическая диаграмма совокупности сарко- мерных мостиков

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >