反应进度

物理化学和化学工程中,反应程度是衡量反应进行程度的量。 通常,它特指达到平衡时反应程度的值。 通常用希腊字母 ξ 表示。 通常定义反应程度,使其具有数量单位(摩尔)。

定义

考虑反应

A ⇌ 2 B + 3 C

假设反应物 A 的无穷小量 d n i {displaystyle dn_{i}} 变成 B 和 C。这需要所有三个摩尔数根据反应的化学计量发生变化,但它们不会以相同的量变化。 然而,反应的程度 ξ 可以根据需要用来描述共同基础上的变化。

其中 n i 表示第 i t h  反应物或产物的摩尔数,而 ν i 是化学计量数 第 i t h 反应物或产物。 虽然不太常见,但我们从这个表达式中看到,由于化学计量数可以被认为是无量纲的或具有摩尔单位,相反,反应程度可以被认为具有摩尔单位或无单位的摩尔分数。

反应程度表示化学反应达到平衡的进展量。

反应程度通常定义为反应开始时为零。  假设系统已经达到平衡

尽管在上面的例子中反应的程度是正的,因为系统正向移动,但这种用法意味着通常反应的程度可以是正的或负的,这取决于系统从其初始组成移动的方向。

关系

吉布斯反应能的变化与吉布斯能之间的关系可以定义为吉布斯能在恒定压力和温度下相对于反应程度绘制的斜率。

当应用于产生伏打电池电压的氧化还原反应时,该公式导致能斯特方程。 类似地,可以定义反应焓的变化与焓之间的关系。

例子

反应程度在计算平衡反应时是一个有用的量。 反应进度

在上面,我们注意到反应物的化学计量数是负数。 现在当我们知道范围时,我们可以重新排列方程并计算 B 和 C 的平衡量。

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