Об оценке температурного смещения химического равновесия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлен краткий обзор возможностей термодинамической оценки температурного смещения химического равновесия. На основе уравнений Гиббса–Гельмгольца исследованы вклады различных термодинамических потенциалов в величины указанного смещения. Проведен сравнительный анализ возможностей и необходимости учета температурного изменения термодинамических функций. В качестве примеров рассмотрены системы с реакциями синтеза/гидролиза сложных эфиров.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. Х. Мисиков

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: a.toikka@spbu.ru
Россия, 198504, Санкт-Петербург

М. А. Тойкка

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: a.toikka@spbu.ru
Россия, 198504, Санкт-Петербург

А. М. Тойкка

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.toikka@spbu.ru
Россия, 198504, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Эренфест П. // Журн. Русск. физ.-хим. об-ва (часть физич.). 1909. Т. 41. С. 347.
  2. Münster A. Classical Thermodynamics. London, New York, Sydney, Toronto: Wiley Interscience, 1970. 387 p.
  3. Plank M. // Ann. Phys. 1934. V. 19. P. 759.
  4. Epstein P.S. Text book of Thermodynamics. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1937. 406 p.
  5. Сторонкин А.В. Термодинамика гетерогенных систем. Ч. 1–2. Л.: изд-во ЛГУ, 1967. 447 с.
  6. Русанов А.И., Шульц М.М. // Вестн. Ленингр. ун-та. 1960. № 4. С. 60.
  7. Тойкка А.М. Принцип Ле Шателье – Брауна и некоторые вопросы теории устойчивости. В кн. “Вопросы термодинамики гетерогенных систем и теории поверхностных явлений”. Вып. 7. Под ред. А.В. Сторонкина и В.Т. Жарова. Л.: изд-во ЛГУ, 1985. С. 31.
  8. Toikka A.M. Stability of Chemical and Phase Equilibrium: Alternative forms of Equations for Thermodynamic Analysis. In Mathematical Chemistry; Hong, W.I., Ed.; Nova Science Publishers, Inc.: Singapore. 2010. Р. 509.
  9. Gromov D., Toikka A. // Entropy. 2020. V. 22. P. 1113. doi: 10.3390/e22101113.
  10. Prigogine I., Defay R. Chemical Thermodynamics. Harlow, UK: Longmans, Green and Co., 1954. 533 p.
  11. Gitterman M., Steinberg V. // J. Chem. Phys. 1976. V. 65. P. 847. doi: 10.1063/1.433076.
  12. Toikka A.M. // Вестн. Санкт-Петербург. ун-та. Сер. 4: Физика, химия. 1994. Вып. 3 (№ 18). С. 62.
  13. Toikka A.M., Toikka M.A., Trofimova M.A. // Russ. Chem. Bull. 2012. V. 61. No. 4. P. 741 doi: 10.1007/s11172-012-0106-6.
  14. Kondepudi D., Prigogine I. Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures. Chichester, West Sussex, United Kingdom: ‎John Wiley & Sons, Ltd, 2015. 523 p.
  15. Toikka A.M., Jenkins J.D. // Chem. Eng. J. 2022. V. 89. P. 1. doi: 10.1016/S1385-8947(01)00310-2.
  16. Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.: “Химия”, 1970. 519 с.
  17. Воронин Г.Ф. Основы термодинамики. М.: изд-во МГУ, 1987. 192 с.
  18. Вревский М.С. Работы по теории растворов. М.: изд-во АН СССР, 1953. 336 с.
  19. Сторонкин А.В. О выводах и границах применимости законов М.С. Вревского. В кн.: Вревский М.С. Работы по теории растворов. М.: изд-во АН СССР, 1953. С. 311.
  20. Gibbs J.W. The Collected Works. V. 1. Thermodynamics. London: Longmans and Green, 1931. 461 p.
  21. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. М.: Химия, 1975. 584 с.
  22. Golikova A., Tsvetov N., Samarov A., et al. // J. Therm. Anal. & Calorim. 2020. V. 139. P. 1301. doi: 10.1007/s10973-019-08488-y.
  23. Golikova A., Anufrikov Y., Shasherina A., et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2024. (In press).
  24. Wiberg K.B., Waldron R.F. // J. Am. Chem. Soc. 1991. V. 113. P. 7697.
  25. Wadsö I., Bjerrum J., Trætteberg M., et al. // Acta Chem. Scand. 1958. V. 12. P. 630.
  26. Pedley J.B., Naylor R.D., Kirby S.P. Thermochemical Data of Organic Compounds. New York: Chapman and Hall, 1986. 792 p.
  27. Wadso I. // Acta Chem. Scand. 1966. V. 20. P. 544.
  28. Steele W.V., Chirico R.D., Cowell A.B., et al. // J. Chem. Eng. Data. 1997. V. 42. P. 1066.
  29. Chase M.W. Jr. // J. Phys. Chem. Ref. Data. Monograph 9. 1998. P. 1.
  30. Mosselman C., Dekker H. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1975. V. 1. P. 417.
  31. Osborne N.S., Stimson H.F., Ginnings D.C. // J. Res. Natl. Bur. Stand. (U. S.) 1939. V. 23. P. 197.
  32. Сирота А.М. // Инж.-физ. журн. 1963. Т. 6. № 11. С. 52.
  33. Nan Z., Liu B., Tan Z. // J. Chem. Thermodyn. 2002. V. 34. P. 915.
  34. Nan Z.D., Tan Z.C. // J. Therm. Anal. Calorim. 2004. V. 76. P. 955.
  35. Ficke L.E., Rodriguez H., Brennecke J.F. // J. Chem. Eng. Data. 2008. V. 53. P. 2112.
  36. Yang C., Ma P., Jing F., Tang D. // J. Chem. Eng. Data. 2003. V. 48. P. 836.
  37. Yang C., Ma P., Xia S. // J. Chem. Eng. Chinese Universities. 2002. V. 16. P. 479.
  38. Garcia-Miaja G., Troncoso J., Romani L.J. Chem. Thermodyn. 2009. V. 41. P. 161.
  39. Zhao X., Lu S., Gu Z., Liu Z.-G. // J. Xi’an Jiaotong Univ. 2005. V. 39 № 9. P. 958.
  40. Olson J.D. // Fluid Phase Equilib. 2001. V. 185. P. 209.
  41. Li W., Xue F., Cheng R.-S. // Chem. J. Chinese Universities. 2005. V. 26. № 12. P. 2310.
  42. Castagnolo M., Inglese A., Petrella G., et al. // Thermoch. Acta. 1981. V. 44. P. 67.
  43. Burgdorf R., Zocholl A., Arlt W., et al. // Fluid Phase Equilib. 1999. V. 164 № 2. P. 225.
  44. Lourenco M.J. V., Santos F.J. V., Ramires M.L. V., Nieto de Castro C.A. // J. Chem. Thermodyn. 2006. V. 38. № 8. P. 970.
  45. Harris F., Kurnia K.A., Mutalib M.I.A., Murugesan T. // J. Chem. Eng. Data. 2010. V. 55. № 1. P. 547.
  46. Diedrichs A., Gmehling J. // Fluid Phase Equilib. 2006. V. 244. № 1. P. 68.
  47. Archer D.G., Carter R.W. // J. Phys. Chem. 2000. V. 104. P. 8563.
  48. Angell C.A., Oguni M., Sichina W.J. // J. Phys. Chem. 1982. V. 86. P. 998.
  49. Egan E.P., Luff B.B. // J. Chem. Eng. Data. 1966. V. 11. P. 192.
  50. Egan E.P., Luff B.B. // Ibid. 1966. V. 11. P. 194.
  51. Rodante F., Marrosu G. // Thermochim. Acta. 1988. V. 136. P. 209.
  52. Фен Дж. “Машины, энергия, энтропия”, Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. С. 336.
  53. Comelli F., Righetti M.C., Francesconi R. // Thermochim. Acta. 1997. V. 306. P. 37.
  54. Martin J.F., Andon R.J. L. // J. Chem. Thermod. 1982. V. 14. P. 679.
  55. Yang C., Ma P., Tang D., et al. // Chin J. Chem. Eng. 2002. V. 10(5). P. 604.
  56. Dai L.-Y., Li Q., Lei, M., Chen, Y.-Q. // J. Chem. Eng. Data. 2010. V. 55(4). P. 1704.
  57. Radulescu D., Jula O. // Russ. J. Phys. Chem. 1934. V. 26. P. 390.
  58. Timofeev W. // Izv. Kiewer Polytech. Inst. 1905. V. 20. P. 1.
  59. Casanova C., Wilhelm E., Grolier J.-P.E., Kehiaian H.V. // J. Chem. Thermodyn. 1981. V. 13. P. 241.
  60. Oswal S.L., Oswal P., Modi P.S., et al. // Thermochim. Acta. 2004. V. 410. P. 1.
  61. Альпер Г.А., Пешеходов П.Б., Никифоров М.Ю., Крестов Г.А. // Журн. физ. химии. 1990. Т. 64. С. № 3. С. 652.
  62. Stephens M., Olson J.D. // Thermochim. Acta. 1984. V. 76. P. 79.
  63. Peleteiro J., Troncoso J., Gonzalez-Salgado D., Valencia J.L., Souto-Caride M. // J. Chem. Thermodyn. 2005. V. 37. P. 935.
  64. Benson G.C., D’Arcy P. J. // J. Chem. Eng. Data. 1982. V. 27. P. 439.
  65. Rubini K., Francesconi R., Bigi A., et al. // Thermochim. Acta. 2007. V. 452. № 2. P. 124.
  66. Kauer E., Bittrich H.-J. // Wiss. Z. Tech. Hochsch. Chem. “Carl Schorlemmer” Leuna-Merseburg. 1965. V. 7. № 2. P. 73.
  67. Garcia-Miaja G., Troncoso J., Romani L. // Fluid Phase Equilib. 2008. V. 274. P. 59.
  68. Fortier J.-L., Benson G.C. // J. Chem. Thermod. 1976. V. 8. P. 411.
  69. Pedersen M.J., Kay W.B., Hershey H.C. // Ibid. 1975. V. 7. P. 1107.
  70. Williams J.W., Daniels F. // J. Am. Chem. Soc. 1924. V. 46. P. 903.
  71. Kelley K.K. // J. Am. Chem. Soc.1929. V. 51. P. 779.
  72. Николаев П.Н., Рабинович И.Б., Лебедев Б.В. // Журн. физ. химии. 1967. Т. 41. С. 1294.
  73. Counsell J.F., Hales J.L., Martin J.F. // Trans. Faraday Soc. 1965. V. 61. P. 1869.
  74. Zorebski E., Chorazewski M., Tkaczyk M. // J. Chem. Thermod. 2005. V. 37. P. 281.
  75. Zorebski E., Goralski P. // Ibid. 2007. V. 39. P. 1601.
  76. Gates J.A., Wood R.H., Cobos J.C., et al. // Fluid Phase Equilib. 1986. V. 27. P. 137.
  77. Fulem M., Ruzicka K., Ruzicka V. // Thermochim. Acta. 2002. V. 382. P. 119.
  78. Жданов А.К. // Журн. общ. химии. 1945. Т. 15. С. 895.
  79. Costas M., Patterson D. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1. 1985. V. 81. P. 2381.
  80. Parks G.S., Huffman H.M., Barmore M. // J. Am. Chem. Soc. 1933. V. 55. P. 2733.
  81. Варущенко Р.М., Пащенко Л.Л., Чуркина А.Ю., Шабанова А.В. // Журн. физ. химии. 2002. Т. 76. № 6. С. 1027.
  82. Карякин Н.В. Основы химической термодинамики: Учеб. пособие для вузов. М.: Издательский центр “Академия”, 2003. С. 464.
  83. Haida O., Suga H., Seki S. // J. Chem. Thermodyn. 1977. V. 9. P. 1133.
  84. Parks G.S., Huffman H.M., Barmore M. // J. Am. Chem. Soc. 1933. V. 55. P. 2733.
  85. Cox J.D., Wagman D.D., Medvedev V.A. CODATA Key Values for Thermodynamics, Hemisphere Publishing Corp., New York, 1984, 1.
  86. Chase M.W. NIST-JANAF Themochemical Tables, Fourth Edition, J. Phys. Chem. Ref. Data, Monograph 9, 1998, 1–1951.
  87. Grob S., Hasse H. // J. Chem. Eng. Data. 2005. V. 50. № 1. P. 92.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимости теплоемкости веществ от температуры, Cp(T): a – для уксусной кислоты, б – для этанола, в – для н-бутанола, г – для этилацетата, д – для н-бутилацетат, е – для воды: (--) – линейная аппроксимация в диапазоне 298.15 K – 328.15 K, (-) – аппроксимация по уравнению (33).

Скачать (59KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости изменения изобарной теплоемкости в ходе реакций синтеза этилацетата (1) и н-бутилацетата (2-) от температуры.

Скачать (20KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость энтальпии реакции этерификации в системе уксусная кислота – этанол – этилацетат – вода от температуры.

Скачать (18KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость энтальпии реакции этерификации в системе уксусная кислота – н-бутанол – н-бутилацетат – вода от температуры.

Скачать (18KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости энергии Гиббса реакции синтеза этилацетата от температуры: – с учетом температурной зависимости энтальпии, -- пренебрегая температурной зависимостью энтальпии.

Скачать (21KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости энергии Гиббса реакции синтеза н-бутилацетата от температуры: – с учетом температурной зависимости энтальпии, -- пренебрегая температурной зависимостью.

Скачать (19KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость энтропии реакции синтеза этилацетата от температуры.

Скачать (17KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость энтропийного вклада TDrS в энергию Гиббса реакции синтеза этилацетата от температуры.

Скачать (18KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024