2.2　化学亲和势

2.2.1　不同炭材料对活性的影响

恒温恒压下，某状态下一个可逆化学反应是否达到了热力学平衡、未达到热力学平衡时反应进行的方向可以通过化学亲和势A的大小来判断。当A=0时，反应达到平衡；当A>0时，表明反应未达到平衡，且向正方向进行；当A<0时，反应不能自发进行，其逆反应可能自发进行。

在恒温恒压下，化学亲和势A的定义为：

　　 （2-1）

式中，Δ_rG_m为摩尔反应吉布斯函数变。对任一反应来说，

　　 （2-2）

其中，

　　 （2-3）

反应的压力熵

　　 （2-4）

因此，

　　 （2-5）

当J_p<K^􀱉时，A>0，反应可能自发进行；

J_p=K^􀱉时，A=0，反应达到平衡；

J_p>K^􀱉时，A<0，反应不能自发进行，其逆反应可能自发进行。

一定温度下，K^􀱉或决定反应系统的本性。如果某反应，则K^􀱉是一个很大的数值，表示反应能自发进行，平衡时反应几乎能进行到底；反之，若，则K^􀱉≈0，表示反应不能进行，其逆反应能自发进行，平衡组成中几乎没有产物。但是当介于以上两种情况之间即在0附近时，反应的方向和限度可由J_p与K^􀱉的对比即A值来判断。

2.2.2　CH₄热分解化学亲和势分析

CH₄热分解体系中主反应为：

CH₄C+2H₂　　 （2-6）

表2-1列出了体系所涉及的物质在标准压力p^􀱉下的热力学基础数据^［1-3］，由表所列出的数据以及半焦、碱半焦存在下CH₄分解实验数据可以计算出不同温度下反应标准平衡常数K^􀱉和A值，计算结果如表2-2^［4］。

由以上热力学数据可以看出，在实验的整个温度范围内，无论是半焦还是碱半焦存在时，J_p<K，A远大于0，反应（2-6）在实验的条件下还远远没有达到化学平衡，是平衡体系中的慢反应。