ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ Лекция № 8 1. Константа

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ Лекция № 8

1. Константа химического равновесия Большинство химических реакций не протекают до конца. Реакции, идущие одновременно в двух взаимно противоположных направлениях, называют обратимыми. В таких реакциях вместо знака равенства ставят знак обратимости.

Рассмотрим в общем виде обратимую реакцию, протекающую в гомогенной среде: А+В АВ Скорость прямой реакции согласно закону действия масс равна: - константа скорости прямой реакции. Как только образуются молекулы АВ, начнется обратная реакция со скоростью По мере расходования веществ А и В скорость прямой реакции будет снижаться, а скорость обратной реакции будет возрастать, т. к. вещество АВ накапливается в системе.

Через какой-то промежуток времени скорости встречных процессов сравняются: Начиная с этого момента число образовавшихся и распавшихся молекул АВ будет одинаковым: в системе наступит подвижное равновесие. Теперь в это уравнение подставляют не текущие, а равновесные концентрации.

Константа скорости k данной реакции при фиксированной температуре постоянна, поэтому постоянно и отношение констант КС – константа химического равновесия

Рассмотрим в общем виде химическую реакцию а. А + b. В d. D + e. E где СA , CB , CD , CE – равновесные концентрации веществ. Если ЗДМ выражается через парциальные давления, то где pi – равновесные парциальные давления.

Константа равновесия определяет глубину протекания процесса в момент достижения состояния равновесия. Чем больше К, тем полнее происходит взаимодействие веществ. Концентрации ( и парциальные давления) твердых фаз в уравнение константы равновесия не входят. Константа химического равновесия зависит от природы реагентов и от температуры и не зависит от давления (при не очень высоких давлениях) и от концентраций веществ. Константа равновесия связана с энергией Гиббса: ∆G 0 T= - RTln. Kp [∆G 0 T]=к. Дж, R=8, 314 Дж/моль·К

Вопрос Как записать выражение константы равновесия для реакции Ca. CO 3 = Ca. O + CO 2 (к) (г)

2. Принцип Ле Шателье При изменении внешних условий химическое равновесие смещается в сторону той реакции (прямой или обратной), которая ослабляет это внешнее воздействие. Это связано с тем, что внешнее воздействие в разной степени меняет скорости двух взаимно противоположных процессов.

Принцип Ле Шателье справедлив и для равновесных систем, не связанных с химическими превращениями (кипение, кристаллизация, растворение и т. д. ). Важнейшие факторы, влияющие на химическое равновесие: концентрация, температура, давление.

3. Влияние концентрации на химическое равновесие В соответствии с принципом Ле Шателье введение в систему дополнительных количеств какого-либо вещества вызывает сдвиг равновесия в том направлении, в котором его концентрация уменьшается. Избыток исходного вещества всегда смещает равновесие вправо, а избыток продукта реакции всегда смещает равновесие влево. Константа равновесия при этом не меняется, т. к. она зависит для данной реакции только от температуры.

4. Влияние температуры на химическое равновесие Нагревание смещает равновесие в сторону процесса, сопровождающегося поглощением теплоты, т. е. в сторону эндотермического процесса ( ∆Н > 0 ). Охлаждение смещает равновесие в сторону экзотермического процесса ( ∆Н < 0 ).

Направление смещения равновесия определяется знаком теплового эффекта ∆Н. Степень смещения равновесия определяется абсолютной величиной теплового эффекта: чем больше | ∆Н |, тем значительнее влияние температуры.

5. Влияние давления на химическое равновесие Сжатие (повышение давления) смещает равновесие в сторону уменьшения объема, т. е. направление смещения равновесия определяется знаком ∆V. При вычислении ∆V можно пренебречь объемом негазообразных веществ. N 2 + 3 H 2 = 2 NH 3 (г) (г) ∆V= 2 - ( 1+3 ) = - 2, идет уменьшение объема, поэтому при повышении давления равновесие смещается вправо, в сторону уменьшения объема.

Если в результате реакции объем не меняется (∆V=0) , то давление не влияет на положение равновесия.

Задача Написать выражение Кр для реакции С + H 2 O CO + H 2 ; ∆H > 0 (графит) (г) (г) Как следует изменить а) концентрацию, б) температуру, в) давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции?

Реакция гетерогенная, поэтому концентрация и парциальное давление графита в выражение Кр и Kc не входят. а) б) , , ; ; в) , т. к. прямая реакция идет с увеличением объема ∆Vпрямой = ( 1+1 ) - 1 = 1, тогда для обратной ∆Vобратной= -1, т. е. идет уменьшение объема.