WikiDer > Определяющее уравнение (физическая химия)

Defining equation (physical chemistry)

В физическая химия, существует множество величин, связанных с химические соединения и реакции; особенно с точки зрения суммы по существу, Мероприятия или же концентрация вещества, и ставка реакции. В этой статье используется Единицы СИ.

Вступление

Теоретическая химия требует количество из ядра физика, Такие как время, объем, температура, и давление. Но высококоличественная природа физической химии, более специализированная, чем физика ядра, использует молярные количества вещества вместо того, чтобы просто считать числа; это приводит к специальным определениям в этой статье. Сама физика ядра редко использует крот, за исключением областей, перекрывающих друг друга. термодинамика и химия.

Примечания к номенклатуре

Юридическое лицо относится к рассматриваемому типу частиц, например атомы, молекулы, комплексы, радикалы, ионы, электроны и Т. Д.[1]

Обычно для концентрации и виды деятельности, квадратные скобки [] заключают химическая молекулярная формула. Для произвольного атома часто используются общие буквы, выделенные прямым шрифтом без полужирного шрифта, такие как A, B, R, X или Y и т. Д.

Для следующих величин не используются стандартные символы, которые конкретно относятся к вещество:

Обычно используется символ количества с нижним индексом некоторой ссылки на количество или количество записывается со ссылкой на химическое вещество в круглых скобках. Например, масса воды можно было бы записать в нижних индексах как мЧАС2О, мводы, мводный, мш (если ясно из контекста) и т. д., или просто как м(ЧАС2О). Другим примером может быть электроотрицательность фтор-фтор Ковалентная связь, который можно написать с нижними индексами χП-П, χFF или же χП-П и т. д. или скобки χ(F-F), χ(FF) и т. Д.

Ни то, ни другое не является стандартным. Для целей этой статьи номенклатура выглядит следующим образом, почти (но не в точности) соответствующей стандартному использованию.

Для общих уравнений без конкретной ссылки на объект величины записываются в виде их символов с индексом для обозначения компонента смеси, т. Е. qя. Маркировка вначале произвольна, но однажды выбрана фиксированной для расчета.

Если какая-либо ссылка на реальный объект (например, ионы водорода H+) или любой другой объект (скажем, X), символ количества q за ними следуют изогнутые скобки (), в которых заключена молекулярная формула X, т.е. q(X), или для компонента я смеси q(ИКСя). Не должно возникать путаницы с обозначениями для математическая функция.

Количественная оценка

Общие основные количества

Количество (общее название / а)(Обычный) Символ / сЕдиницы СИИзмерение
Количество молекулNбезразмерныйбезразмерный
Массамкг[M]
Количество молей, количество вещества, количествопмоль[N]
Объем смеси или растворителя, если не указано иноеVм3[L]3

Общие производные величины

Количество (общее название / а)(Обычный) Символ / сОпределение уравненияЕдиницы СИИзмерение
Относительная атомная масса элементаАр, А, мбаран

Средняя масса это среднее значение Т массы мя(X), соответствующие Т изотопы X (я - фиктивный индекс, обозначающий каждый изотоп):

безразмерныйбезразмерный
Относительная формула массы соединения, содержащего элементы XjMр, M, мРФМ

j = индекс, обозначающий каждый элемент,
N = количество атомов каждого элемента Xя.

безразмерныйбезразмерный
Молярная концентрация, концентрация, молярность компонента я в смесиcя, [ИКСя]моль дм−3 = 10−3 моль м−3[N] [L]−3
Моляльность компонента я в смесибя, б(ИКСя)

где solv = растворитель (жидкий раствор).

моль кг−1[N] [M]−1
Мольная доля компонента я в смесиИкся, Икс(ИКСя)

где Mix = смесь.

безразмерныйбезразмерный
Частичное давление газообразного компонента я в газовой смесипя, п(ИКСя)

где смесь = газовая смесь.

Па = Н · м−2[M] [T] [L]−1
Плотность, массовая концентрацияρя, γя, ρ(ИКСя)кг м−3[M] [L]3
Числовая плотность, числовая концентрацияCя, C(ИКСя)м− 3[L]− 3
Объемная доля, объемная концентрацияϕя, ϕ(ИКСя)безразмерныйбезразмерный
Соотношение смешивания, мольное соотношениеря, р(ИКСя)безразмерныйбезразмерный
Массовая доляшя, ш(ИКСя)

м(ИКСя) = масса Xя

безразмерныйбезразмерный
Соотношение смешивания, массовое отношениеζя, ζ(ИКСя)

м(ИКСя) = масса Xя

безразмерныйбезразмерный

Кинетика и равновесия

Определяющие формулы для константы равновесия Kc (все реакции) и Kп (газовые реакции) относятся к общей химической реакции:

и определяющее уравнение для константа скорости k относится к более простой реакции синтеза (одна товар Только):

куда:

  • я = фиктивный компонент маркировки индекса я из реагент смесь,
  • j = компонент метки фиктивного индекса я из товар смесь,
  • Икся = компонент я реакционной смеси,
  • Yj = компонент реагента j смеси продуктов,
  • р (в виде индекса) = количество компонентов реагента,
  • п (в виде индекса) = количество компонентов продукта,
  • νя = стехиометрия номер для компонента я в смеси продуктов,
  • ηj = число стехиометрии для компонента j в смеси продуктов,
  • σя = порядок реакции для компонента я в реакционной смеси.

Фиктивные индексы на вещества Икс и Y метка компоненты (произвольные, но фиксированные для расчета); они не числа каждого компонента молекулы, как обычно обозначение химии.

Единицы измерения химических констант необычны, поскольку они могут варьироваться в зависимости от стехиометрии реакции и количества реагентов и компонентов продукта. Общие единицы для констант равновесия могут быть определены обычными методами размерный анализ. Для общности представленных ниже кинетических и равновесных единиц, пусть индексы для единиц равны;

Нажмите здесь, чтобы увидеть их происхождение

Для постоянного Kc;

Подставьте единицы концентрации в уравнение и упростите:,

Процедура полностью идентична для Kп.

Для постоянного k

Количество (общее название / а)(Обычный) Символ / сОпределение уравненияЕдиницы СИИзмерение
Переменная прогресса реакции, степень реакцииξбезразмерныйбезразмерный
Стехиометрический коэффициент компонента я в смеси, в реакции j (могло произойти сразу много реакций)νя

куда Nя = количество молекул компонента я.

безразмерныйбезразмерный
Химическое сродствоАJ[M] [L]2[T]−2
Скорость реакции относительно компонента яг, рмоль дм−3 s−1 = 10−3 моль м−3 s−1[N] [L]−3 [T]−1
Мероприятия компонента я в смесиаябезразмерныйбезразмерный
Мольная доля, моляльность и молярная концентрация коэффициенты активностиγxi для мольной доли, γби для моляльности, γci для молярной концентрации.Используются три коэффициента;




безразмерныйбезразмерный
Константа скоростиk(моль дм−3)(S2) s−1([N] [L]−3)(S2) [T]−1
Общий константа равновесия [2]Kc(моль дм−3)(S1)([N] [L]−3)(S1)
Общая термодинамическая постоянная активности [3]K0

а(ИКСя) и а(Yj) являются активностями Xя и Yj соответственно.

(моль дм−3)(S1)([N] [L]−3)(S1)
Константа равновесия для газовых реакций, используя Частичное давлениеKпПа(S1)([M] [L]−1 [T]−2)(S1)
Логарифм любой константы равновесияпKcбезразмерныйбезразмерный
Логарифм константы диссоциациипKбезразмерныйбезразмерный
Логарифм иона водорода (H+) Мероприятия, pHpHбезразмерныйбезразмерный
Логарифм гидроксид-иона (OH) Мероприятия, pOHpOHбезразмерныйбезразмерный

Электрохимия

Обозначение для полуреакция стандартные электродные потенциалы как следует. В окислительно-восстановительная реакция

разделить на:

а реакция восстановления:

и реакция окисления:

(записано так условно) потенциал электрода для полуреакций записывается как и соответственно.

Для случая полуэлектрода металл-металл, пусть M представляет собой металл и z быть его валентность, полуреакция принимает форму реакции восстановления:

Количество (общее название / а)(Обычный) Символ / сОпределение уравненияЕдиницы СИИзмерение
Стандартная ЭДС электрода

где Def - стандартный электрод определения, имеющий нулевой потенциал. В избранный является водород:

V[M] [L]2[ЭТО]−1
Стандартная ЭДС электрохимическая ячейка

где Кот катод вещество, а An - анод субстанция.

V[M] [L]2[ЭТО]−1
Ионная силаяИспользуются два определения, одно использует молярную концентрацию,

и один с использованием моляльности,[4]

Сумма берется по всем ионам в решение.

моль дм−3
или же
моль дм−3 кг−1
[N] [L]−3 [M]−1
Электрохимический потенциал (компонента я в смеси)

φ = местный электростатический потенциал (см. также ниже)zя = валентность (заряд) иона я

J[M] [L]2[T]−2

Квантовая химия

Количество (общее название / а)(Обычный) Символ / сОпределение уравненияЕдиницы СИИзмерение
ЭлектроотрицательностьχПолинг (разница между атомами А и B):

Малликен (абсолютный):

Энергии (в эВ)Ed = Диссоциация связи Eя = Ионизация EEA = Сродство к электрону

безразмерныйбезразмерный

Рекомендации

  1. ^ «Золотая книга ИЮПАК». Архивировано из оригинал на 24.01.2010. Получено 2011-09-12.
  2. ^ Количественный химический анализ (4-е издание), I.M. Kolthoff, E.B. Санделл, Э.Дж. Михан, С. Брукенштейн, The Macmillan Co. (США) 1969, Каталожный номер Библиотеки Конгресса 69 10291
  3. ^ Количественный химический анализ (4-е издание), I.M. Kolthoff, E.B. Санделл, Э.Дж. Михан, С. Брукенштейн, The Macmillan Co. (США) 1969, Каталожный номер Библиотеки Конгресса 69 10291
  4. ^ Физическая химия, П. Аткинс, Oxford University Press, 1978, ISBN 0-19-855148-7

Источники

дальнейшее чтение

  • Quanta: Справочник концепций, П. Аткинс, Oxford University Press, 1974, ISBN 0-19-855493-1
  • Молекулярная квантовая механика, части I и II: Введение в КВАНТОВУЮ ХИМИЮ (Том 1), П. Аткинс, Oxford University Press, 1977, ISBN 0-19-855129-0
  • Термодинамика, от концепций к приложениям (2-е издание), А. Шавит, К. Гутфингер, CRC Press (Taylor and Francis Group, США), 2009 г., ISBN 978-1-4200-7368-3
  • Свойства материи, B.H. Флауэрс, Э. Мендоса, Серия Manchester Physics, J. Wiley and Sons, 1970, ISBN 978-0-471-26498-9