Химическое равновесие - Скорость химических процессов. Химическое равновесие, принцип Ле-Шателье

Химическое равновесие и его признаки. Равновесие истинное и заторможенное (ложное). Принцип Ле-Шателье. Константа равновесия и ее связь с термодинамическими функциями. Химическое равновесие в гетерогенных системах.

Любой процесс приводит систему в состояние, при котором в ней не наблюдается никаких изменений при неизменных условиях. Такое состояние системы называется состоянием равновесия. Это весьма распространенное в природе состояние, которое достигается как при физических процессах, (испарение, растворение и т. д.) так и при химических реакциях. Поскольку законы физического и химического равновесия тождественны, их можно рассматривать совместно, называя законами физико-химическими равновесия.

Прежде чем перейти к рассмотрению законов равновесия, необходимо остановиться на тех признаках, по которым можно судить о наличии в системе этого состояния. Один из признаков равновесия - это неизменность системы со временем.

Однако этот признак является необходимым, но не достаточным. Никогда нельзя с уверенностью утверждать, что в системе нет изменений, так как неизвестно, сколько надо наблюдать за ней для того, чтобы констатировать изменения. Это зависит от скорости протекающих процессов: в системе в одну сторону может протекать процесс, но с такой малой скоростью, что практически невозможно заметить в ней изменения (за время, которым располагает исследователь). В этих случаях говорят, что система находится в состоянии ложного, или заторможенного, равновесия.

Если, например, смешать Н 2 и О 2, то в смеси происходит реакция:

    2Н 2 (газ) +О 2(газ) = 2Н 2О(ж) ?Н ?S ?G = ?Н - Т?S

Т. е. низкие температуры способствуют протеканию прямого процесса.

Для обратного процесса Т>50000С.

Реакции, которые при определенных условиях одновременно протекают в двух взаимно противоположных направлениях, называются обратимыми.

Для реакции

АА + bВ = сС + dD

Vпр. = kпр [А]а [В]b Vобр. = kобр [С]с [D]d

Состояние системы, в которой одновременно протекают два взаимно противоположных процесса с равными скоростями, называется Равновесным.

Условие истинного равновесия: ?G=0.

Несмотря на то, что концентрации исходных компонентов и продуктов реакции остаются постоянными при фиксированных внешних условиях, процессы не прекращаются, а идут в 2-х взаимно противоположных направлениях с равными скоростями. Это и есть Динамическая характеристика равновесия.

КС - концентрационная константа равновесия. Зависит от температуры и Еакт. Применяется к стехиометрическому уравнению.

[А], ... - молярные концентрации веществ.

Для газообразных реакций константа выражается через парциальные давления:

Если на равновесную систему оказать внешнее воздействие, то система изменит свои параметры, т. е. равновесие сместится.

Принцип Ле-Шателье: Если на равновесную систему оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону, уменьшающую это воздействие.

Зависимость смещения равновесия от:

1) температуры

При увеличении температуры равновесие смещается в сторону эндопроцесса.

А) экзотермический процесс ?Н <0, при t

Равновесие смещается в сторону образования исходных веществ.

Б) эндотермический процесс ?Н >0, при t

Равновесие смещается в сторону образования продуктов.

Например, Бурый газ NO2 превращается в бесцветный газ N2O4 c выделением тепла. Около 0ОС в равновесной смеси преобладает N2O4, а около 100ОС NO2.

    2NO2 N2O4; Kp= pN2O4 / (pNO2)2 2) концентрации А) при увеличении концентрации исходных веществ равновесие сместится в сторону образования продуктов реакции Б) при увеличении концентрации исходных веществ равновесие сместится в сторону образования продуктов реакции 3) давления (для газов)

При увеличении давления равновесие смещается в сторону с меньшим числом частиц.

При повышении давления, по принципу Ле-Шателье, Усиливается реакция, идущая со снижением объема и наоборот. Рассмотренная реакция с оксидами азота приводит к уменьшению объема (из двух молей исходного газа получается 1 моль газа-продукта), поэтому при повышении давления в равновесной смеси становится больше N2O4.

Опыты:

1) взаимодействие тиосульфата натрия с раствором серной кислоты:

Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2 + Sv.

S2O32- + H+ S + HSO3-

Появление мелкокристаллической серы вызывает опалесценцию (помутнение) раствора. По этому признаку можно косвенно судить о скорости протекающей реакции

Зависимость смещения равновесия от:

Похожие статьи




Химическое равновесие - Скорость химических процессов. Химическое равновесие, принцип Ле-Шателье

Предыдущая | Следующая