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反应进度 编辑
概念
反应进度是用来描述某一化学反应进行程度的物理量,它具有与物质的量相同的量纲,SI单位为mol,用符号ξ表示。(最简单的理解就是字面意思,反应进行的程度。)
推导
众所周知, 任何化学变化都是在原子这一物质层次上进行的, 因此在化学反应中,反应前后原子数或质量是守恒的,故反应物及产物的物质的量之比可由此确定,这就是化学反应的计量系数原理: 由此,我们对任何化学反应可写出其计量方程式,例如:
aA+bB=cC+dD
在化学反应进行的过程中,各产物和反应物的物质的量很容易得出:
若反应起始时反应物A 的量为N,则反应进行到某一程度时为(我们设ξ为反应进度,设A为物质反应到某一程度后的物质的量),物质的量即为
A = N -aξ(a为物质A的系数)
因此可得反应进度ξ=(N-A)/a 其量纲为物质的量,同时对同一个反应式,反应式的写法不同,反应进度相同时,发生反应的物质与生成的物质的量也是不同的。
定义
nB(ξ)def= nB(0)+vBξ
式中nB(0)代表反应进度ξ=0时B的物质的量,是原始给定量,在给定条件下是一个常数。nB(ξ)代表B组分在反应进度为ξ时的物质的量。
计算方法
化学反应中反应物(消耗)的量或生成物(增加)的量可根据反应方程式的计量系数与生成物量的变化进行相互换算。如在下列反应中:
N2+ 3 H2→ 2 NH3
系统中,如N2消耗1mol,H2即消耗3mol,生成物NH3则增加2mol。因此,用不同的反应物或生成物"物质的量"的变化来表示化学反应进行程度的数值各异,在使用上带来不便。
人们将反应系统中任何一种反应物或生成物在反应过程中物质的量的变化△nB与该物质的计量系数vB的商定义为该反应的反应进度,记为:
ξ= △nB/vB