反應進度
化學反應進行程度的物理量
反應進度是用來描述某一化學反應進行程度的物理量,量綱為mol反應,用符號ξ表示。(最簡單的理解就是字面意思,反應進行的程度)
眾所周知,任何化學變化都是在原子這一物質層次上進行的,因此在化學反應中,反應前後原子數或質量是守恆的,故反應物及產物的物質的量之比可由此確定,這就是化學反應的計量係數原理:由此,我們對任何化學反應可寫出其計量方程式,例如:
aA+bB=cC+dD
在化學反應進行的過程中,各產物和反應物的物質的量很容易得出:
若反應起始時某物質A 的量為N,則反應進行到某一程度時為(我們設 ξ為反應進度,設A為物質反應到某一程度后的物質的量),物質的量即為
A = N +a ξ(a為物質A的係數)
因此可得反應進度 ξ=(A-N)/a 其量綱為物質的量,同時對同一個反應式,反應式的寫法不同,反應進度相同時,發生反應的物質與生成的物質的量也是不同的。
nB(ξ)def= nB(0)+vBξ
式中nB(0)代表反應進度ξ=0時B的物質的量,是原始給定量,在給定條件下是一個常數。nB(ξ)代表B組分在反應進度為ξ時的物質的量。
化學反應中反應物(消耗)的量或生成物(增加)的量可根據反應方程式的計量係數與生成物量的變化進行相互換算。如在下列反應中:
N+ 3 H→ 2 NH
系統中,如N消耗1mol,H即消耗3mol,生成物NH則增加2mol。因此,用不同的反應物或生成物"物質的量"的變化來表示化學反應進行程度的數值各異,在使用上帶來不便。
人們將反應系統中任何一種反應物或生成物在反應過程中物質的量的變化△nB與該物質的計量係數vB的商定義為該反應的反應進度,記為:
ξ= △ nB/ vB
ξ為使反應進度的值統一為正值,規定化學計量係數反應物的為負值,生成物為正值。根據這一定義,反應進度只與化學反應方程式的寫法有關,而與選擇系統中何種物質來表達無關。
採用反應進度這一概念時必須與化學反應的計量方程對應(即必須給出反應式),當反應按所給反應式的計量係數比例進行了一個單位的化學反應時,即△nB=υB mol,這時反應進度ξ等於1 mol。