Равновесия. Виды равновесий. Стабильное и метаболическое равновесие. Равновесие статистическое и динамическое

Свойства химической связи

1) Насыщенность. Определяется числом валентных электронов е, предоставляемых каждым атомом на образование св.

Валентность – способность атомов к образованию хим св. – число неспаренных электронов или максимальной валентностью атома электрона.

2) Направленность. Определяет пространственную геометрию молекулы, поскольку орбитали p,d,f-типа имеют определенное положение в пространстве. Только s-орбитали имеют сферическую симметрию и образуют одинак св по прочности во всех направлениях.

2!Степень ионности/ковалентности св – величина заряда в % от степени заряда электрона е, которую приобретают атомы в процессе образования связи.

По правилу Фаянса, степень ковалентности велика в случае большого заряда на ионах, малого размера катиона и большого размера аниона.

Чем больше разность ЭО, тем больше доля ионного характера, или степень ионности связи. Разность ЭО, равная 2,1, соответствует приблизительно 50%-ному ионному характеру. Связи с разностью ЭО больше 2,1 могут считаться ионными. Связи с меньшей разностью ЭО относят к полярным ковалентным связям. Чем меньше разность ЭО, тем меньше степень ионности связи. Нулевая разность ЭО указывает на отсутствие ионного характера и, следовательно, на чисто ковалентную связь.

Природа связи в комплексных соединениях. Природа связи между центральным ионом (атомом) и лигандами может быть двоякой. С одной стороны, связь обусловлена силами электростатического притяжения. С другой — между центральным атомом и лигандами может образоваться связь по донорно-акцепторному механизму по аналогии с ионом аммония. Во многих комплексных соединениях связь между центральным ионом (атомом) и лигандами обусловлена как силами электростатического притяжения, так и связью, образующейся за счет неподеленных электронных пар комплексообразователя и свободных орбиталей лигандов.

Р авновесие – состояние системы, при котором все внешние воздействия уравновешены.

Равновесие:Виды!

1) Статистическое ® механическое равновесие

2) Динамическое ®физические – не происходит превращения в-в (лед-жидкость-пар)

®химические – реагенты превращаются в продукты, а продукты – в реагенты, т.е. идут два одновременно противоположных процесса с одинаковой скоростью.

Хим равновесие – обратимый процесс, при котором концентрация реагентов уменьшается, а концентрация продуктов возрастает, при этом исходные вещества не расходуются до конца.

Равновесные концентрации – те концентрации реагентов и продуктов, которые устанавливаются к моменту равновесия.

Константа равновесия – отношение произведения равновесных концентраций продуктов к произведению равновесных концентраций реагентов в степенях равных стехиометрическим коэффициентов.

Константа равновесия показывает полноту превращения (хар-ет количественно выход продукта). Она не зависит от концентр и катализатора.

СТАБИЛЬНОЕ РАВНОВЕСИЕ — точка равновесия, в которую всегда возвращается система после того, как она была из нее выведена.

Фазовые равновесия могут быть стабильными и метастабильными. Те и другие являются локально устойчивыми, то есть устойчивыми по отношению к малым возмущениям параметров состояния - температуры, давления, состава (концентраций компонентов). Метастабильные фазовые равновесия отличаются тем, что они неустойчивы к некоторым конечным изменениям этих параметров, ведущим, в частности, к переходу к другим фазам.

Следует отметить нек-рые особенности метастабильных фаз: при одной и той же т-ре давление пара выше над метастабильной фазой, чем над стабильной; при одном и том же давлении т-ра плавления метастабильной фазы ниже, чем стабильной; растворимость метастабильной фазы при постоянных давлении и т-ре выше, чем стабильной. Последнее справедливо как для жидких, так и для твердых р-ров.

Стабильное равновесие характеризуется абсолютным минимумом соответствующих характеристических функций. При таком равновесии всякое достаточно малое воздействие вызывает какое-либо малое изменение состояния системы, причем перемена направления воздействия вызывает перемену направления изме­нения состояния системы, а будучи выведенной из состояния рав­новесия, система сама возвращается в него после прекращения воздействия на нее. Таким образом, стабильное равновесие может быть достигнуто как бы с разных сторон.

Метастабильное равновесие характеризуется относитель­ным минимумом соответствующих характеристик функции. В этом случае воздействие на систему может привести к конечным изменениям в направлении стабильного равновесия, некоторые бесконечно малые воздействия вызывают настоль малые изменения системы, что изменение направления воздействия обусловливает перемену направления происходящего изменения, а следовательно, система будет возвращаться в исходное состояние после прекращения этих воздействий.

Равновесие статистическое, состояние замкнутой статистической системы, в которой среднее значения всех физических величин, характеризующих состояние, не зависят от времени. Р. с. — одно из основных понятий статистической физики, играющее такую же роль, как равновесие термодинамическое в термодинамике. Р. с. не является равновесным в механическом смысле, т.к. в системе при этом не прекращаются малые отклонения.

Динамическое равновесие устанавливается, когда оказываются сбалансированными два обратимых или противоположных процесса. Примером механического динамического равновесия может служить человек, идущий по эскалатору в сторону, противоположную движению эскалатора, со скоростью, равной скорости эскалатора. В этом случае результирующее положение человека не изменяется, потому что оба противоположно направленных движения сбалансированы.

Динамические равновесия можно подразделить на физические и химические равновесия.

Физических равновесия. Динамическую природу фазовых равновесий можно понять, рассматривая их в свете кинетической теории. Рассмотрим, например, равновесие между жидкостью и ее паром (рис. 6.3). В этом случае обе фазы находятся в динамическом равновесии, если скорость испарения жидкости равна скорости конденсации пара. Другими словами, в каждый промежуток времени число частиц, покидающих жидкость, равно числу частиц, возвращающихся в нее.

Система находится в состоянии химического равновесия, если скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции. Например, если скорость протекания реакции

N2 (г.) + 3H2 (г.) = 2NH3 (г.)

равна скорости обратной реакции 2NH3(r.) = N2(r.) + 3H2 (г.)

то система находится в динамическом равновесии. Подобные реакции называются обратимыми, а их уравнения записываются с помощью двойной стрелки:

N2(r.) + 3H2 (г.) = 2NH3 (г.)

+принципы Ле-Шателье.

Динамические равновесия независимо от того, физические они или химические, характеризуются целым рядом общих свойств:

• они включают прямой и обратный процессы;
• прямой и обратный процессы сбалансированы между собой;
• общие свойства системы, находящиеся в динамическом равновесии, постоянны;
• состояние равновесия может быть достигнуто как со стороны прямого процесса, так и со стороны обратного процесса;
• динамическое равновесие может устанавливаться только в замкнутой системе.

Замкнутой системой называется такая система, которая не обменивается со своим окружением веществом. Так, если в приведенном выше примере с аммиаком происходит утечка аммиака из реакционной системы, то реакция не может достичь состояния равновесия.

Дата добавления: 2015-04-23