Химическое равновесие

Химическое равновесие - такое состояние системы реагирующих веществ, когда u_{прямой реакции} = u_{обратной реакции}.

Равновесие бывает:

а) истинное – оно соответствует такому состоянию системы, когда малое внешнее воздействие незначительно смещает равновесие;

б) кажущееся – малое воздействие на систему сильно смещает равновесие.

Константа равновесия (К) - количественная оценка химического равновесия; находится как отношение констант скорости прямой и обратной реакции.

Например для реакции nA + mB Û pC + qD

u_{прямой реакции} = k₁×[A]ⁿ×[B]^m;

u_{обратной реакции}.= k₂×[C]^p×[D]^q;

Т.к. u_{прямой реакции} = u_{обратной реакции}., то

k₁×[A]ⁿ×[B]^m = k₂×[C]^p×[D]^q,

отсюда

.

Величина К равновесия характеризует выход химической реакции:

1. K >>1 (∆G < 0) – выход реакции велик и она с большой полнотой протекает слева направо;

2. К = 1 (∆G = 0) – типично обратимая реакция, находится в состоянии равновесия;

3. K << 1 (∆G > 0) – прямая реакция не идёт, равновесие смещено в сторону обратной реакции.

Величина К зависит от природы веществ, температуры и не зависят от концентрации.

Принцип Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, производится какое-либо внешнее воздействие, то равновесие смещается в сторону реакции, уменьшающей это воздействие.

Возможные воздействия:

а) изменение концентрации за счет введения или выведения какого-либо вещества;

б) одновременное изменение всех концентраций за счет изменения давления или объема;

в) изменение температуры.

Пример:

Как сместится равновесие при изменении температуры для процесса:

2HI Û Н₂ + I₂ - Q.

Ответ: при нагревании извне равновесие сместится вправо, а при охлаждении – влево.

Вопросы для закрепления материала:

1.В каких единицах измеряется скорость химической реакции?

2.Написать выражение К равновесия для процесса N₂ + 3H₂ = 2NH₃ . Куда сместится равновесие при увеличении давления?

УЧЕНИЕ О РАСТВОРАХ

Раствор - гомогенная равновесная система переменного состава, образованная из двух или более компонентов (ингредиентов).

Растворитель - среда, в которой растворенные вещества равномерно распределены в виде молекул или ионов.

Растворы часто занимают промежуточное состояние между механической смесью и химическим соединением.

Различия между раствором и химическим соединением:

1. состав раствора может варьироваться в очень широких пределах, а состав химического соединения неизменен;

2. из раствора можно выделять отдельные компоненты, не разрушая его однородности ( с химическим соединением это невозможно).

Различия между раствором и простой механической смесью:

1. часто при растворении образуются сольваты или гидраты:

CuSO₄ + 4H₂O = [Cu(H₂O)₄] SO₄;

2. при растворении может измениться цвет раствора по сравнению с растворяемым веществом;

3. растворение часто сопровождается эндотермическим или экзотермическим эффектом.

Из этого следует, что растворение – это физико-химический процесс, в котором играют роль физические и химические явления. Согласно физической теории, растворы рассматривают как смеси, образующиеся в результате измельчения растворяемого вещества в среде растворителя без непосредственного химического взаимодействия с ним. При этом большая роль отводится такому физическому явлению, как диффузия. Благодаря диффузии молекулы, ионы удаляются с поверхности ратворяющегося векщества и равномерно распределяются по всему объему растворителя. Из-за этого, при отсутствии перемешивания, быстрота растворения зависит от скорости диффузии.