Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Химическое равновесие




Химические реакции. которые протекают в одном направлении. Называются необратимыми. Например: Fe + HCl ® FeCl2 + H2

Тв ж ж газ

Химические реакции, которые начинают протекать в одном направлении до исчезновения исходных веществ, а затем идут в обратном направлении за счет взаимодействия продуктов реакции, называют обратимыми. Например: 2N2 + 3H2 «2NH3. Большинство реакций обратимо. Необратимо обычно протекают те реакции, в которых продукты взаимодействия удаляются из зоны реакции (выпадение осадка, выделение газа, образование слабодиссоциирующего соединения).

Рассмотрим обратимую реакцию образования аммиака:

2N2 + 3H2 «2NH3 DН< 0, т.е. реакция идет с выделение теплоты – экзотермическая; все вещества – газы. С точки зрения кинетики равновесие характеризуется равенством скоростей прямой и обратной реакций:

Vпр = kпр[N2][Н2]3 Vоб = kоб[NН3]2 Vпр = Vоб kпр[N2][Н2]3 = kоб[NН3]2 (см рис.1а)

 

Рис.1а Рис.1б

 

Количественной характеристикой равновесия является константа равновесия, которая может быть выражена через концентрации, а также через парциальные давления каждого газа, участвующего в реакции: Кс = kпр/kоб = [NН3]2/[N2][Н2]3 или Кр = р2 NН3N2р3Н2. Константа равновесия является функцией природы вещества и температуры, не зависит от концентрации; характеризует выход реакции. Чем больше Кравн, тем сильнее равновесие смещено вправо и наоборот.

С точки зрения термодинамики равновесие характеризуется изменением энергии Гиббса, равной нулю: DG = 0 (см рис.1б, dG =0, а в точке минимума: d2G>0). Следует напомнить, что изменение энергии Гиббса представляет собой количество энергии, которая расходуется на совершение работы. Движущая сила реакции по мере приближения к состоянию равновесия уменьшается. В состоянии равновесия энтальпийный и энтропийный факторы сбалансированы, т.е. DН = ТDS.

Свойства равновесия:

- химическое равновесие является динамическим, а не статическим;

- любой реакции свойственно самопроизвольно смещаться к состоянию равновесия;

- состояние равновесия при заданной температуре всегда не зависит от того, с какой стороны оно достигнуто (со стороны прямой или со стороны обратной реакции) и характеризуется равновесными концентрациями компонентов.

Константу равновесия можно рассчитать по равновесным концентрациям или из термодинамических данных следующим образом: DG = DGо + RTlnКравн. В этом уравнении константа равновесия характеризует отклонение условий от стандартных (давл. 1атм, Т = 298К, с = 1 моль/л). В состоянии равновесия: DG = 0,

DGо = -RTlnКравн DGо = DНо - ТDSоо - ТDSо = -RTlnКравн lnКравн= - DНо/RT+ DSо/R Кравн = exp(- DНо/RT) ехр(DSо/R) или Кравн = e- DНо/RT еDSо/R (1)

Влияние внешних условий на состояние равновесия определяется принципом Ле Шателье. Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказывать внешнее воздействие, то систему реагирует таким образом, чтобы это воздействие уменьшить. Смещение или сдвиг равновесия – это процесс изменения концентраций, вызванных нарушением равновесия.

Рассмотрим обратимую реакцию образования аммиака:

2N2 + 3H2 «2NH3 DН< 0, т.е. реакция идет с выделение теплоты – экзотермическая; все вещества – газы. Кравн = [NН3]2/[N2][Н2]3

Влияние температуры. От температуры зависит константа равновесия, которая, свою очередь, зависит от знака при DН. Если прямая реакции идет с выделением теплоты - реакция экзотермическая DН<0, тогда при увеличении температуры величина (- DНо/RT) – уменьшается, e- DНо/RT - тоже уменьшается, т.е. уменьшается выход реакции и равновесие сдвигается в сторону обратной эндотермической реакции, т.е. процесса, идущего с поглощением теплоты. Если прямая реакция эндотермическая -DН>0, величина (DНо/RT) – уменьшается, но учитывая знак (-) (- DНо/RT) – увеличивается, следовательно, e- DНо/RT тоже увеличивается, т.е. возрастает выход реакции и равновесие сдвигается в сторону прямой реакции – опять в сторону эндотермической реакции. Таким образом, увеличение температуры смещает равновесие в направлении эндотермического процесса, идущего с поглощением теплоты.

Влияние концентрации. При изменении концентрации константа равновесия не изменяется, но равновесие смещается. Получаем новое состояние равновесия, которое характеризуется другими равновесными концентрациями, но с той же константой. Пусть концентрация азота возросла в 2 раза. Тогда скорость прямой реакции возросла в 4 раза, т.е. равновесие сместилось вправо. Вывод: при увеличении концентрации любого из компонентов обратимого процесса направление смещается в стороны расхода этого компонента. Концентрации твердой фазы в гетерогенной обратимой реакции не записываются в выражение Кравн и не влияют на сдвиг равновесия, если остальные компогненты в твердой и жидкой фазах. Например: С + СО2 = 2СО Кр = р2СОСО2 Кс = с2СОсСО2.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 1177; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.