Re: [高中] 水溶液H+,OH-濃度成積為定值的背後意義 ?

看板Chemistry作者 (James陽)時間4年前 (2019/09/01 17:46), 編輯推噓0(0推 0噓 8→)
留言8則, 2人參與, 4年前最新討論串2/2 (看更多)
※ 引述《webster1112 (webster)》之銘言： : 問一下 : 水溶液 : 酸 鹼 中性 : H+ , OH- 濃度乘積為定值 Kw 的機制 為何? : 背後物理/化學原因 為何 ? : 謝謝回應 : (我猜 酸性時 H+量大 抑制中和掉 OH- : 但值為何 剛好 積為定值 不隨酸鹼性改變? : 是(統計物理)溫度結果? 瞎猜) 我們可以從動力學與熱力學的兩個角度切入 動力學（kinetics)：我們為了闡述概念的本質，我們以理想氣體H+與OH-和H2O模型來描 述，並假設反應是單純的單步驟mechanism (elementary reaction），我們知道化學反應 速率與反應物的濃度成正比，當正逆反應達到detailed balance 時，反應物與生成物的 濃度即達定值，而一般水中proton與hydroxide 結合成water 的反應速率極快，無論溶液 進行了什麼變化，基本上可視為立即達平衡，故ion product of water永遠成定值（此處 由於水分子數量極大，我們忽略他的濃度變化的動力學效應，意即水解離的反應速率呈定 值） 熱力學(thermodynamics)：自然界的一切變化都必須滿足一個條件，無法違背熱力學第二 定律，故一系統的變化永遠朝向減低自由能(Free energy)的趨勢前進，我們以一般化學 平衡的等溫等壓系統為例，當一系統不對外做功（work）時，系統達平衡的唯一條件就是 ΔG=0即Gibbs free energy 不再減少，而要滿足這個條件，生成物與反應物的chemical potential必須相等（或是成特定比例），使得每一次的化學變化，無論正逆反應，都不 會再使自由能變化 而根據熱力學（或統計力學statistical mechanics）的推論，我們知道chemical potent ial受物質濃度的影響（來自混合增熵）故達平衡的條件，即是生成物與反應物濃度比例 固定（即平衡常數equilibrium constant），同樣這裡因為水分子本身數量極大，我們忽 略水本身的混合效應（視為純物質），故chemical potential保持不變，故平衡常數以pr oton與hydroxide 的濃度積表示 這裡能影響系統的熱力學參數以溫度壓力和物質濃度為主（可參考Gibbs phase rule）， 又由於凝態系統壓力造成的影響微乎其微，故平衡常數僅僅受溫度影響（濃度因為有達平 衡的constraint 已不是自由參數） 希望有幫到你^_^ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 223.137.201.136 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Chemistry/M.1567331167.A.0C6.html
→
10/04 01:42, 4年前 , 1F
熱二跟自由能無關吧 熱二是告訴你平衡的方向 自由能是看
10/04 01:42, 1F
→
10/04 01:42, 4年前 , 2F
會不會自發反應吧
10/04 01:42, 2F
→
10/17 22:20, 4年前 , 3F
是一樣的東西，自由能最小化，就是在講熱力學第二定律與第
10/17 22:20, 3F
→
10/17 22:20, 4年前 , 4F
一定律結合的推廣。有需要可以重讀一下平衡態熱力學
10/17 22:20, 4F
→
10/17 22:22, 4年前 , 5F
自發反應就是趨向平衡的過程，Spontaneous process 代表irr
10/17 22:22, 5F
→
10/17 22:22, 4年前 , 6F
eversibly toward the equilibrium state喔樓上，在孤立過
10/17 22:22, 6F
→
10/17 22:22, 4年前 , 7F
程系統的能量不變，所以entropy 增加的方向就是自發方向，
10/17 22:22, 7F
→
10/17 22:22, 4年前 , 8F
不正是熱力學第二定律的描述嗎？
10/17 22:22, 8F
‣ 更多 KBmax 的文章
文章代碼(AID): #1TQvDV36 (Chemistry)
‣ 更多 KBmax 的文章
文章代碼(AID): #1TQvDV36 (Chemistry)