谁能说说,化学平衡常数的计算式的由来?

实质是什么?
为什么要这么算? 根据何在?

请想当然者自律!

首先声明我只是个高中生而已 并不厉害
其实 不只是实验 楼上的水平估计只有普通大学化学而已
实质 是在物理化学或理论化学里面研究的

对于理想气体的化学势可写作μ(T,p)=μ零(T)+RTln(p/p零)
道尔顿分压定律 后面一项换做摩尔分数形式
对于非理想 则将压力换做逸度f
μ(T,p)=μ零(T)+RTln(f/p零)
又可写作
μ(T,p)=μ零(T)+RTln(p*γ/p零)
γ为逸度系数 压力的校正因子f=p*γ 其中γ满足 lim(p→0)γ=1
代入式子(∂G/∂反应进度(那个符号实在不会打))=Σvb*μb=△rGm
△rGm=Σvb*μb=Σvb*μ零(T)+ΣvbRTln(f/p零)、
令Σvb*μb(T)=△rGm(T)
对任意化学反应 dD+eE→gG+hH
0=ΣvbB
则得 =△rGm=△rGm零(T)+RTln Σfb/p零的Σvb次方
若反应达到平衡 △rGm=0 则
△rGm零(T)= 负的 RT Σfb/p零的Σvb次方
定温下 △rGm零(T)为定值
所以 对数项里面的只也有定值
令 K零=Σfb/p零的Σvb次方

【Σfb/p零的Σvb次方 写出来 认为活度为压力时(一直到大学都是这么认为的) 就得到平时所用的式子了 】

这个定值K 即为热力学平衡常数 于是我们从理论角度推出了 平衡常数是什么

也就是说 历史上也许是先以实验推出式子 后来才证明的 更可能 最早的式子并不是今天这样 也是经过理论修正得到的
如果你认真看完了 非常谢谢。。。如果没有一定基础的也许真不好懂 不过感觉会问这个问题 就是有思想的孩纸。。。欢迎交流 qq798576857 感觉你高数方面不错 能不能问你些问题?追问

谢谢你的解答。

不过,还是没明白,为什么平衡常数需要那样计算?理论依据是什么?

不需要全部解释,量太大,只需要从最基本概念解释平衡常数即可。
(譬如从“homogeneous=各向同性”这一个词,就严格推出了麦克斯韦-波尔
兹曼分布一样,我想知道的是平衡常数计算公式的实质来源,这是理论化学,
是theoretical,不是empirical,也不是practical)。

高数方面,我只是半吊子,现学现卖。

追答

好吧 怎么说 为了研究化学反应的进行方向 也就是化学热力学 (对应动力学) 引入了Gibbs自由能 多组分均相系统中,在等温等压并保持系统中其他物质的量都不变的条件下,系统的Gibbs自由能随某一组分的物质的量的变化率就叫做化学势 综合考虑各个物质的化学势 在判断化学反应方向的时候,我们常用吉布斯自由能来判断,相比之下化学势判断更为基本。在化学、热力学和统计物理中都可以有不同的理解,用纯粹的物理化学角度来理解会很抽象 我们可以把化学势看作一种类似温度的强度物理量 温度是能量关于熵的微分 化学势是自由能关于物质量的微分 自由能和化学势的关系式 就得到化学反应等温方程式 这个式子里面忽略掉很多影响不大的东西 得到最基本的平衡常数表达式 你所见到的平衡常数表达式 是个很粗略的式子 可能会让你感觉“为什么平衡常数需要那样计算” 真正的式子就很复杂了 ==、

追问

再次谢谢你。

不好意思,反复看了好几遍,还是没有能够看懂你的解答。

问题是为啥要那样引入自由能?又为啥那样计算平衡常数?
再复杂没有关系,微观机理究竟是什么?物理本质是什么?

谢谢。

追答

吉布斯自由能的物理含义是
等温等压 一个化学反应系统能够对外所做的有用功的能力(理论上或实际上可能) 是否能对外做功也就是判断反应进行方向的依据
即 为了判断等温等压下反应自发进行的方向而引入了自由能
化学势的定义你也看到了吧 系统的Gibbs自由能随某一组分的物质的量的变化率就叫做化学势
为了判断反应进行的方向 关键问题就是如何表达各组分的化学势
通过推导 得到气体或溶液等的一个等温方程 这个里面用活度表示出化学势 从而建立起一个 与吉布斯自由能有关的方程
此时 这个方程中便可定义出平衡常数。。。
即 一个反应在一个系统一种状态的自发方向 (等温等压)可以用吉布斯自由能来判断
而要知道吉布斯自由能则须知道各组分的化学势 同时 化学势又和平衡常数的表达式(也就是各组分的压力的多少次方)有关系(关系就建立在化学势的表达)
饿写到一半有点卡。。

至于 微观机理究竟是什么?物理本质是什么?

平衡常数、化学势、包括自由能、等 都属于化学的一个分支 即 化学热力学
而热力学的特点就是 从宏观研究化学 从不考虑微观的方面 (那是动力学的事儿。。)
所以没有什么微观机理
物理本质嘛。。平衡常数 可以看到 完全是式子中的一个常数而定义出来的
为了研究方便 而得出来的 也是没有物理本质的。。
好吧我自己看了一遍都觉得有点乱 。。

追问

不好意思,让你浪费了很多宝贵的时间。

你的回答,集中于macro discription,完全回避了micro discription。
我想知道的是micro/individual/statistic mechanism,而不是macro variables的运用。

再次谢谢。

追答

description 还是dis? 你指的是宏观描述和微观描述?

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2013-07-24
实验得出的,化学就是这样的,很多定理都是通过实验发现和修正的,不要像学数学一样去理解化学,因为化学终究是一门以实验为载体的科学。我木有想当然。。。事实就是这样的追问

谢谢你。
你的回答太草率了,为什么要那样定义平衡常数?
化学没有理论吗?

追答

我说了,这不草率了,化学的经验规律是一代代人通过实验总结和验证的,最初平衡常数是通过碘单质和硫代硫酸钠的反应(到底是什么我也记不太清)通过改变反应物和产物的浓度,以时间作为速率的标志:发现与相应的物质的量的浓度成正比或者反比得到的,后来进行更加复杂的实验,就会出现平方等关系……

追问

再次谢谢您。

牵强附会的解释人人都会,物理、化学,都是实验科学,但是也都有严密的理论。
只有我们的烂教师,才会把理科的化学教成死记硬背、无厘头的文科课程。

再次、再次,谢谢您的解答。

追答

感觉你还是很不服气,我直接引用大学教材(武汉大学吉林大学无机化学最经典的那一版本P308)的原话:“可逆反应达到化学平衡时,体系内的各物质的浓度不再改变。为了进一步研究平衡状态时的体系特征,我们进行如下实验:很稳1437K,在四个密闭容器中分别冲入不同配比的二氧化碳、氢气、一氧化碳和水的混合气体,平衡后【CO】*【H2O】/(【CO2】*【H2】),分析数据,可逆反应无论从正反应开始,或是从逆反应开始,最后达到平衡时,尽管每种物质的浓度在各个体系中并不一致,但生成物平衡浓度的乘积与反应物平衡浓度的乘积之比确是一个定值。”孩子,化学是一门以实验为载体的科学。记住这句话。

追问

好啦,够了,不要老气横秋了!

谁是你的孩子?太不知趣了吧!

自己一知半解,还要强为人师?

追答

高中阶段你只需要把化学理解得很死板,因为高考必然会要求有一个确定性的解释和计算过程,所以知识必须要统一,不要什么都怪老师,很多时候我们自己也需要下去反思,有时候使我们没有深入的理解问题。不管物理还是化学都是有一个艰辛的探索和发现的过程,从现象中得到一个规律,然后再用这个规律去反复验证和解释别的现象,这样的才会形成定律,你知道为什么书上是说的光的折射定律而不是定理么?为什么数学书上都是定理?定律是大量经验事实总结出的人们认为正确的东西,定理是严密的逻辑推理得到的,定律是可以推翻的。相对论就推翻了牛顿第二定律。。。如果一切都是由一个理论逻辑演化而来,那科学家就都只需要纸和笔了。。。
好吧,我错了,我强为人师……SORRY

追问

本题跟高考无关!跟考试无关!
数学没有law?你懂费马原理吗?懂变分吗?讲折射定理,你的智商能懂吗?

真的毫无指望,这就是我们的性格,这就是我们的特色:
自己不求甚解,望文生义,囫囵吞枣,人云亦云。
作为教师,一旦为师,一辈子为师,误人子弟一辈子,死拗到底;
作为学生,一日被误,一辈子胡搅,自暴自弃一辈子,死不悔改。
所以,我们没有理论!只有胡扯!永远是三流的科研水准,一流的死搅蛮缠。

追答

我都不懂……我是个渣渣……sorry。。。

第2个回答  2013-07-26
百度百科,里面比我们说的全多了