Диссоциативное равновесие. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Диссоциативное равновесие - состояние газа (или разбавленного раствора), в к-ром имеет место равенство скоростей реакций распада (диссоциации) молекул и обратных реакций их воссоединения (рекомбинации) из атомов и(или) радикалов. Понятие о Д. р. используется преим. в астрофизике, где обычно приходится иметь дело с гомогенной газовой средой. Д. р. является частным выражением понятия химического равновесия.

В газе, состоящем из п компонентов, образованных т хим. элементами, может протекать п-т независимых реакций, т. е. реакций, не сводимых к линейным комбинациям др. реакций. Систему независимых реакций образуют, в частности, реакции диссоциации всех входящих в газовую смесь молекул на составляющие их атомы. Условие хим. равновесия - равенство скоростей прямых и обратных реакций - может быть выражено в виде действующих масс закона, записанного для каждой из независимых реакций:

где p_i - парциальные давления компонентов,

-их стехиометрия, коэф., К_р - константа хим. равновесия (константа диссоциации), зависящая только от температуры T. Величина К_р определяется изменением энергии Гиббса в результате реакции:

где

- энергия Гиббса i-гo компонента, R - универсальная газовая постоянная. Значок ° означает, что соответствующая величина определена для вещества в стандартном состоянии. Стандартным состоянием для газообразного вещества при данной температуре T является состояние гипотетич. идеального газа с температурой T при давлении р=1 атм. Поскольку

, где

-энтальпия i-гo компонента,

- его энтропия, то:

где

-т. н. приведённая энергия Гиббса, к-рая может быть вычислена, если известна полная статистич. сумма Q_i для соответствующего компонента

, где N - число Авогадро. Величины

рассчитаны для мн. веществ. Для вычисления

используются приводимые в справочниках величины

-энтальпии образования веществ из элементов в стандартных состояниях при Т=0 К; в соответствии с законом Гесса:

Существует неск. способов отыскания равновесного хим. состава газа с помощью констант диссоциации независимых реакций. Часто используется метод, в к-ром сначала определяют парциальные давления свободных атомов. Для этого составляется m ур-ний баланса массы:

где

- число атомов элемента j в молекуле сорта i, р_i - парциальное давление этих молекул, b_j - полное число молей элемента j в смеси,

- "фиктивное" давление элемента j, т. е. то парциальное давление соответствующих свободных атомов, к-рое имело бы место при полной диссоциации всех содержащих данный элемент молекул. С помощью соответствующих констант диссоциации давление р_i в ур-ниях (4) может быть выражено через парциальные давления р_j составляющих элементов, находящихся в свободноатомном состоянии. В результате из (4) получим систему нелинейных алгебраич. ур-ний для p_j. Определив из этой системы все p_j, можно вычислить р_i для любого интересующего нас сорта молекул, составляя соответствующие ур-ния диссоциации (1). При расчётах Д. р. качественный состав газовой смеси должен быть задан заранее, и от исследователя требуется определ. интуиция, чтобы не упустить важных соединений, к-рые могут связать существ. часть атомов того или иного элемента и тем самым повлиять на равновесное содержание др. соединений.

Более общий метод нахождения равновесного состава газовой смеси основан на том факте, что при равновесии в заданных условиях достигает экстремума некрая термодинамич. функция. В особенно часто встречающемся случае, когда равновесие осуществляется при постоянных Т и р, минимизируется энергия Гиббса газовой смеси:

где п - число компонентов, х_i - число молей i-гo компонента в смеси. Для определения равновесных значений x_i необходимо найти минимум функции (5) при условии баланса массы (4). Для решения этой задачи разработаны эффективные вычислит. методы.

Методы, аналогичные изложенным, позволяют исследовать и более общие случаи хим. равновесия, напр. определять концентрации не только нейтральных, но и заряж. газов и кол-ва веществ в конденсиров. фазах.

Расчёты Д. р. звёздных атмосфер, выполняемые с кон. 20-х гг., позволили объяснить осн. характеристики спектров холодных звёзд, в частности разделение спектральной последовательности в области холодных звёзд на "кислородную" и "углеродную" ветви (см. Спектральные классы ),особенности изменения интенсивности молекулярных полос вдоль спектральной последовательности, различия молекулярных спектров звёзд гигантов и карликов и др.

Литература по

Знаете ли Вы, что, когда некоторые исследователи, пытающиеся примирить релятивизм и эфирную физику, говорят, например, о том, что космос состоит на 70% из "физического вакуума", а на 30% - из вещества и поля, то они впадают в фундаментальное логическое противоречие. Это противоречие заключается в следующем.

Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.