Bài giảng Hoá lý nhiệt động lực học: Chương 9 - Lê Sĩ Thiện

Việc hiểu và dự đoán trạng thái cân bằng trong các phản ứng hóa học là nền tảng thiết yếu trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật, đặc biệt là trong hóa học và kỹ thuật hóa học. Khả năng định lượng và mô hình hóa quá trình này cho phép tối ưu hóa hiệu suất phản ứng, thiết kế quy trình công nghiệp hiệu quả và phát triển vật liệu mới. Tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng quan về các nguyên lý cơ bản của cân bằng hóa học, từ đó đưa ra các phương pháp tiếp cận định lượng để phân tích các hệ phản ứng, giúp người đọc nắm vững công cụ thiết yếu để giải quyết các bài toán thực tế liên quan đến cân bằng.

Sinh viên và chuyên gia trong lĩnh vực kỹ thuật hóa học, hóa học và các ngành liên quan cần hiểu và áp dụng các nguyên lý cân bằng hóa học.

Tài liệu này đi sâu vào khái niệm **cân bằng hóa học**, trình bày một cách có hệ thống các bước để phân tích và định lượng trạng thái này thông qua một ví dụ cụ thể về phản ứng chuyển hóa ethane. Nội dung bắt đầu bằng việc thiết lập **cân bằng vật chất** cho các hệ phản ứng, sau đó tính toán **phần mol** của từng cấu tử tại trạng thái cân bằng. Một trong những trọng tâm chính là việc đánh giá **hằng số cân bằng** (Kp) của phản ứng, sử dụng sự biến thiên **năng lượng Gibbs** tiêu chuẩn (ΔG°) làm cơ sở. Các phương pháp tính toán ΔG° và Kp được trình bày chi tiết, cùng với các ràng buộc về nhiệt độ và áp suất. Tài liệu cũng giới thiệu khái niệm **mức độ phản ứng** như một tham số quan trọng để theo dõi tiến trình của phản ứng, bao gồm cả cách áp dụng cho các hệ đa phản ứng phức tạp. Đặc biệt, nó thảo luận về điều kiện áp dụng của các phương trình cân bằng, nhấn mạnh sự khác biệt giữa **khí lý tưởng** và khí thực, và giới thiệu khái niệm **fugacity** như một cách tiếp cận chính xác hơn cho các hệ không lý tưởng. Những phân tích này không chỉ cung cấp nền tảng lý thuyết vững chắc mà còn chỉ ra những cân nhắc quan trọng trong việc mô hình hóa cân bằng phản ứng hóa học trong các điều kiện thực tế, từ đó hỗ trợ tối ưu hóa quy trình và thiết kế thiết bị trong công nghiệp.