Az egyensúly eltolódása különböző tényezők hatására. Reverzibilis és irreverzibilis kémiai reakciók

Kémiailag visszafordíthatatlan reakciók ilyen körülmények között szinte a végére mennek, egészen az egyik reagáló anyag teljes elfogyásáig (NH4NO3 → 2H2O + N2O - a H2O és N2O nitrát kinyerésére irányuló kísérlet sem vezet pozitív eredményre).

Kémiailag reverzibilis reakciók adott körülmények között egyidejűleg előre és hátrafelé is áramlik. Kevesebb visszafordíthatatlan reakció van, mint visszafordítható. A reverzibilis reakcióra példa a hidrogén és a jód kölcsönhatása.

Egy idő után a HI képződési sebessége egyenlő lesz a bomlás sebességével.

Más szóval, kémiai egyensúly lesz.

Kémiai egyensúly A rendszernek azt az állapotát nevezzük, amelyben a reakciótermékek képződésének sebessége megegyezik az eredeti reagensekké való átalakulásuk sebességével.

A kémiai egyensúly dinamikus, azaz létrejötte nem jelenti a reakció befejeződését.

A cselekvő tömegek törvénye:

A reakcióban részt vevő anyagok tömege megegyezik a reakció összes termékének tömegével.

A cselekvő tömegek törvénye megállapítja a kémiai reakciók reagenseinek tömegének arányát egyensúlyban, valamint a kémiai reakció sebességének a kiindulási anyagok koncentrációjától való függését.

A valódi kémiai egyensúly jelei:

1. a rendszer állapota külső hatások hiányában időben változatlan marad;

2. a rendszer állapota külső hatások hatására megváltozik, legyenek azok bármilyen csekélyek is;

3. A rendszer állapota nem függ attól, hogy melyik oldalról közelíti meg az egyensúlyt.

Állandósult állapotban a reakciótermékek koncentrációinak szorzata, osztva a kiindulási anyagok koncentrációinak szorzatával, a megfelelő sztöchiometrikus együtthatókkal egyenlő hatványokban, adott reakcióra adott hőmérsékleten állandó érték, ún. egyensúlyi állandó.

A reagensek állandó egyensúlyi állapotú koncentrációit egyensúlyi koncentrációknak nevezzük.

Heterogén reverzibilis reakciók esetén a Kc kifejezés csak a gáznemű és az oldott anyagok egyensúlyi koncentrációit tartalmazza. Tehát a reakcióhoz CaCO3 ↔ CaO + CO2

Állandó külső körülmények között az egyensúlyi helyzet tetszőlegesen hosszú ideig megmarad. A külső körülmények megváltozásakor az egyensúlyi helyzet megváltozhat. A hőmérséklet változása, a reagensek koncentrációja (gáz-halmazállapotú anyagok nyomása) az előre és fordított reakciók sebességének egyenlőségének megsértéséhez, és ennek megfelelően kiegyensúlyozatlansághoz vezet. Egy idő után a sebességek egyenlősége helyreáll. De a reagensek egyensúlyi koncentrációja az új körülmények között más lesz. Egy rendszer átmenetét egyik egyensúlyi állapotból a másikba nevezzük váltás vagy egyensúlyváltás . A kémiai egyensúly a mérleggerenda helyzetéhez hasonlítható. Ahogyan az egyik csészére ható nyomás hatására megváltozik, a kémiai egyensúly a folyamat körülményeitől függően elmozdulhat egy előre vagy fordított reakció irányába. Minden alkalommal, amikor új egyensúly jön létre, amely megfelel az új feltételeknek.

Az állandó számértéke általában a hőmérséklettel változik. Állandó hőmérsékleten a Kc értékei nem függnek a nyomástól, a térfogattól vagy az anyagok koncentrációjától.

A Kc számértékének ismeretében kiszámítható a reakcióban részt vevő egyes résztvevők egyensúlyi koncentrációjának vagy nyomásának értéke.

Irány a kémiai egyensúly helyzetének elmozdulása a külső feltételek változásának eredményeként meghatározzák Le Chatelier elve:

Ha egy egyensúlyi rendszert külső hatás éri, akkor az egyensúly abba az irányba tolódik el, amely ezt a hatást ellensúlyozza.

Az oldódás mint fizikai és kémiai folyamat. megoldása. Szolvátok. A víz, mint oldószer különleges tulajdonságai. Hidratálja. Kristály hidratálja. Az anyagok oldhatósága. Szilárd, folyékony és gáznemű anyagok oldása. A hőmérséklet, a nyomás és az anyagok természetének hatása az oldhatóságra. Az oldatok összetételének kifejezési módszerei: tömeghányad-la, moláris koncentráció, ekvivalens koncentráció és móltört.

A megoldásoknak két fő elmélete van: fizikai és kémiai.

A megoldások fizikai elmélete a Nobel-díjasok, a holland J. Van't Hoff (1885) és a svéd fizikai kémikus, S. Arrhenius (1883) javasolták. Az oldószert kémiailag inert közegnek tekintjük, amelyben az oldott anyag részecskéi (molekulái, ionjai) egyenletesen oszlanak el. Feltételezzük, hogy nincs intermolekuláris kölcsönhatás sem az oldott anyag részecskéi között, sem az oldószer molekulái és az oldott anyag részecskéi között. Az oldószer és az oldott anyag részecskéi a diffúzió következtében egyenletesen oszlanak el az oldat térfogatában. Ezt követően kiderült, hogy a fizikai elmélet az oldatok egy kis csoportjának, az úgynevezett ideális megoldásoknak a természetét írja le kielégítően, amelyekben az oldószer és az oldott anyag részecskéi nem igazán lépnek kölcsönhatásba egymással. Számos gázmegoldás példa az ideális megoldásra.

Az oldatok kémiai (vagy szolvát) elmélete javasolta D.I. Mengyelejev (1887). Óriási kísérleti anyagon először mutatta ki, hogy az oldott anyag részecskéi és az oldószer molekulái között kémiai kölcsönhatás lép fel, melynek eredményeként változó összetételű instabil vegyületek, ún. szolvátok vagy hidrátok ( ha az oldószer víz). DI. Mengyelejev az oldatot olyan kémiai rendszerként határozta meg, amelyben a kölcsönhatás minden formája az oldószer és az oldott anyagok kémiai természetéhez kapcsolódik. Vezető szerep az oktatásban szolvátok instabil intermolekuláris erők és hidrogénkötés játék.

Feloldódási folyamat nem ábrázolható egyszerű fizikai modellel, például az oldott anyag statisztikai eloszlásával az oldószerben diffúzió eredményeként. Általában egy észrevehető hőhatás és az oldat térfogatának változása az oldott anyag szerkezetének tönkremenetelével és az oldószerrészecskék és az oldott anyag részecskéivel való kölcsönhatása következtében. Mindkét folyamat energiahatásokkal jár együtt. Az oldott anyag szerkezetének elpusztításához szükséges energia fogyasztás , míg az oldószer és az oldott anyag részecskéinek kölcsönhatása energiát szabadít fel. E hatások arányától függően az oldódási folyamat endoterm vagy exoterm lehet.

A réz-szulfát feloldásakor a hidrátok jelenléte színváltozással könnyen kimutatható: vízben oldódó, vízmentes fehér só kék oldatot képez. Néha hidratáló víz Erősen kötődik az oldott anyaghoz, és az oldattól elválasztva bekerül a kristályok összetételébe. Vizet tartalmazó kristályos anyagok kristályos hidrátoknak nevezzük , és az ilyen kristályok szerkezetében lévő vizet kristályvíznek nevezzük. A kristályos hidrátok összetételét az anyag képlete határozza meg, amely a kristályosító vízmolekulák számát jelzi egy molekulánként. Tehát a kristályos réz-szulfát (réz-szulfát) CuSO4 × 5H2O képlete. A megfelelő oldatokra jellemző szín megőrzése kristályos hidrátokkal közvetlen bizonyítéka a hasonló hidrátkomplexek jelenlétének az oldatokban. A kristályos hidrát színe a kristályvízmolekulák számától függ.

A megoldás összetételének kifejezésére többféle mód van.. Leggyakrabban használt tömeghányad oldott anyag, moláris és normál koncentráció.

Általában a koncentráció kifejezhető az egységnyi térfogatra jutó részecskék számával vagy az adott típusú részecskék számának az oldatban lévő részecskék teljes számához viszonyított arányával. Az oldott anyag és az oldószer mennyiségét tömeg-, térfogat- vagy mólegységben mérik. Általában, oldatkoncentráció - ez az oldott anyag mennyisége kondenzált rendszerben (keverékben, ötvözetben vagy egy bizonyos térfogatú oldatban). Az oldatok koncentrációjának kifejezésére különböző módok léteznek, amelyek mindegyike a tudomány és a technológia egy-egy területére vonatkozik. Az oldatok összetételét általában dimenzió nélküli (tömeg- és mólfrakciók) és dimenziós mennyiségekkel (az anyag moláris koncentrációja, az anyag moláris koncentrációja - egyenérték és molalitás) fejezik ki.

Tömegtört- az oldott anyag tömegének (m1) az oldat teljes tömegéhez (m) viszonyított arányával egyenlő érték.

2. videó lecke: Változás a kémiai egyensúlyban

Előadás: Reverzibilis és irreverzibilis kémiai reakciók. kémiai egyensúly. A kémiai egyensúly eltolódása különböző tényezők hatására

Az előző leckében megtanulta, mi a kémiai reakció sebessége, és milyen tényezők befolyásolják azt. Ebben a leckében megvizsgáljuk, hogyan zajlanak ezek a reakciók. Ez a reakcióban részt vevő kiindulási anyagok - a reagensek - viselkedésétől függ. Ha teljesen átalakulnak végső anyagokká - termékekké, akkor a reakció visszafordíthatatlan. Nos, ha a végtermékek ismét kiindulási anyagokká alakulnak, akkor a reakció reverzibilis. Ezt figyelembe véve megfogalmazzuk a definíciókat:

reverzibilis reakció egy bizonyos reakció, amely azonos feltételek mellett megy végbe előre és hátrafelé.

Ne feledje, a kémia leckéken világos példát mutattak a szénsav-termelés reverzibilis reakciójára:

CO 2 + H 2 O<->H2CO3

visszafordíthatatlan reakció egy bizonyos kémiai reakció, amely egy meghatározott irányban véget ér.

Példa erre a foszfor égési reakciója: 4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

A reakció visszafordíthatatlanságának egyik bizonyítéka a kiválás vagy gázfejlődés.

Ha az előre és a fordított reakció sebessége egyenlő, Kémiai egyensúly.

Vagyis reverzibilis reakciókban a reagensek és termékek egyensúlyi keverékei képződnek. Lássunk egy példát a kémiai egyensúly kialakítására. Vegyük a reakciót a hidrogén-jód képződésére:

H 2 (g) + I 2 (g)<->2HI(g)

Melegíthetünk gázhalmazállapotú hidrogén és jód keverékét, vagy már elkészített jódot, az eredmény mindkét esetben ugyanaz lesz: három anyag H 2, I 2, HI egyensúlyi keveréke keletkezik.

A reakció legelején, még a hidrogén-jód képződése előtt közvetlen reakció megy végbe olyan sebességgel, v stb). Ezt a kinetikai egyenlettel fejezzük ki v pr \u003d k 1, ahol k 1 a közvetlen reakció sebességi állandója. Fokozatosan képződik a HI termék, amely azonos körülmények között H 2 -re és I 2 -re kezd bomlani. Ennek a folyamatnak az egyenlete a következő: v arr \u003d k 2 2, ahol v arr a fordított reakció sebessége, k 2 a fordított reakció sebességi állandója. Az a pillanat, amikor a HI elég az egyenlítéshez v nál nél v létrejön a kémiai egyensúly. Az egyensúlyban lévő anyagok száma, esetünkben H 2 , I 2 és HI nem változik az idő múlásával, de csak akkor, ha nincs külső hatás. Az elmondottakból az következik, hogy a kémiai egyensúly dinamikus. Reakciónk során hidrogén-jód képződik vagy elfogy.

Ne feledje, hogy a reakciókörülmények megváltoztatása lehetővé teszi, hogy az egyensúlyt a megfelelő irányba tolja el. Ha növeljük a jód vagy a hidrogén koncentrációját, akkor a v pr, jobbra tolódás lesz, több hidrogén-jodid képződik. Ha növeljük a hidrogén-jód koncentrációját, a v arr, és a műszak balra lesz. Több/kevesebb reagenst és terméket tudunk beszerezni.

Így a kémiai egyensúly hajlamos ellenállni a külső hatásoknak. A H 2 vagy I 2 hozzáadása végső soron fogyasztásuk és HI növekedéséhez vezet. És fordítva. Ezt a folyamatot tudományosan hívják Le Chatelier elve. Azt mondja:

Ha egy stabil egyensúlyban lévő rendszerre kívülről hat (hőmérséklet, nyomás vagy koncentráció változása) történik, akkor a folyamat iránya eltolódik, ami ezt a hatást gyengíti.

Ne feledje, a katalizátor nem tudja elmozdítani az egyensúlyt. Csak siettetni tudja előrehaladását.

Koncentráció változás . Fentebb megvizsgáltuk, hogy ez a tényező hogyan tolja el az egyensúlyt akár előre, akár az ellenkező irányba. Ha a reagensek koncentrációját növeljük, az egyensúly arra az oldalra tolódik el, ahol ez az anyag elfogy. Ha a koncentrációt csökkentjük, az eltolódik arra az oldalra, ahol ez az anyag keletkezik. Ne feledje, a reakció reverzibilis, és a reagensek lehetnek a jobb vagy a bal oldalon lévő anyagok, attól függően, hogy melyik reakciót vizsgáljuk (közvetlen vagy fordított).

Befolyást . Növekedése egyensúlyi eltolódást vált ki az endoterm reakció felé (- Q), és csökkenését exoterm reakció felé (+ Q). A reakcióegyenletek a közvetlen reakció termikus hatását jelzik. A fordított reakció termikus hatása ezzel ellentétes. Ez a szabály csak a termikus hatású reakciókra vonatkozik. Ha nincs, akkor t nem képes az egyensúlyt eltolni, de a növekedése felgyorsítja az egyensúly létrejöttének folyamatát.

Nyomás befolyása . Ez a tényező gáznemű anyagok részvételével zajló reakciókban használható. Ha a gáz móljai egyenlőek nullával, nem lesz változás. A nyomás növekedésével az egyensúly kisebb térfogatok felé tolódik el. A nyomás csökkenésével az egyensúly a nagyobb térfogatok felé tolódik el. Térfogatok - nézze meg a reakcióegyenletben a gáznemű anyagok előtti együtthatókat.

A reverzibilis reakciók olyan reakciók, amelyek egyidejűleg két ellentétes irányban mennek végbe.

Irreverzibilis reakciók - olyan reakciók, amelyek során a felvett anyagok teljesen átalakulnak olyan reakciótermékekké, amelyek adott körülmények között egymással nem reagálnak, például robbanóanyagok bomlása, szénhidrogének égése, alacsony disszociációjú vegyületek képződése, kiválás, gáznemű anyagok képződése.

32. Kémiai mérleg. Le Chatelier elve.

A kémiai egyensúly egy kémiai rendszer olyan állapota, amelyben egy vagy több kémiai reakció reverzibilisen megy végbe, és az előre-fordított reakciópárok sebessége megegyezik egymással. Egy kémiai egyensúlyban lévő rendszer esetében a reagensek koncentrációja, a hőmérséklet és a rendszer egyéb paraméterei nem változnak az idő múlásával.

33. Le Chatelier elve. A kémiai egyensúly eltolásának feltételei.

Le Chatelier alapelve: ha egy egyensúlyi állapotban lévő rendszerre külső hatást fejtenek ki, akkor az egyensúly a külső hatás gyengítésének irányába tolódik el.

A kémiai egyensúlyt befolyásoló tényezők:

1) hőmérséklet

A hőmérséklet emelkedésével a kémiai egyensúly egy endoterm (abszorpciós) reakció, csökkenésével pedig egy exoterm (izolációs) reakció felé tolódik el.

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 -Q t →, t↓ ←

N 2 +3H 2 ↔2NH 3 +Q t ←, t↓ →

2) nyomás

A nyomás növekedésével a kémiai egyensúly kisebb térfogatú anyag felé tolódik el, ha csökken, akkor nagyobb térfogat felé. Ez az elv csak a gázokra vonatkozik, pl. ha a reakcióban szilárd anyagok vesznek részt, akkor azokat nem veszik figyelembe.

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 P ←, P↓ →

1 mol = 1 mol + 1 mol

3) a kiindulási anyagok és reakciótermékek koncentrációja

Az egyik kiindulási anyag koncentrációjának növekedésével a kémiai egyensúly a reakciótermékek, a reakciótermékek koncentrációjának csökkenésével pedig a kiindulási anyagok felé tolódik el.

S 2 +2O 2 \u003d 2SO 2 [S], [O] →, ←

A katalizátorok nem befolyásolják a kémiai egyensúly eltolódását!

Munka vége -

Ez a téma a következőkhöz tartozik:

A kémia alapfogalmai

A kémia az anyagok és átalakulásuk törvényszerűségei tudománya, a kémia vizsgálatának tárgya a kémiai elemek és vegyületeik, egy kémiai elem, az atomok típusát nevezik .. törvénynek .. a pályák elektronokkal való feltöltésének sorrendjét. ..

Ha további anyagra van szüksége ebben a témában, vagy nem találta meg, amit keresett, javasoljuk, hogy használja a munkaadatbázisunkban található keresést:

Mit csinálunk a kapott anyaggal:

Ha ez az anyag hasznosnak bizonyult az Ön számára, elmentheti az oldalára a közösségi hálózatokon:

Az összes téma ebben a részben:

Az egyenértékek törvénye
Az anyagok a megfelelőikkel arányos mennyiségben lépnek kölcsönhatásba egymással. m(a)/m(b)=E(a)/E(b). Az ekvivalens egy anyag valós vagy feltételes részecskéje, amely egy ionnal ekvivalens

elektródafelhő. kvantumszámok
Az elektronfelhő egy vizuális modell, amely tükrözi az elektronsűrűség eloszlását egy atomban vagy molekulában. Az elektronok atomban való viselkedésének jellemzésére kvantumszámokat vezetünk be: fej.

Az atom szerkezetének kvantummechanikai modellje
A QMM az atom kvantumelméletén alapul, mely szerint az elektronnak mind a részecske, mind a hullám tulajdonságai vannak. Más szóval, egy elektron elhelyezkedése egy bizonyos ponton lehet

Periodikus törvény és periodikus rendszer D.I. Mengyelejev
A periodikus törvény felfedezése D.I. Mengyelejev A periodikus törvényt D.I. Mengyelejev, miközben a „Kémia alapjai” című tankönyv szövegén dolgozott, amikor nehézségekbe ütközött

szervetlen vegyületek
A savak összetett vegyszerek. H-ionokból és savmaradékból álló vegyületek. Egykomponensűre és többkomponensűre, oxigéntartalmúra és oxigénmentesre oszthatók. Az alapok az

Sók és vegyi anyagaik tulajdonságait
A sók kationokból és anionokból álló kémiai vegyületek osztálya. A kémiai tulajdonságokat az összetételüket alkotó kationok és anionok tulajdonságai határozzák meg. A sók kölcsönhatásba lépnek

kovalens kötés. Telítettség és irányultság
A kovalens kötés vegyi anyag az atomok közötti kommunikáció, amelyet szocializált elektronok hajtanak végre. Kov. A kötés poláris vagy nem poláris. Nem poláris cov. csatlakozás n. olyan molekulákban, ahol az egyes atommagok

A VS elméletének főbb rendelkezései. Hibridizáció
A VS elméletének főbb rendelkezései: A) két atom közötti kémiai kötés az AO képpel való átfedése következtében jön létre. elektronikus párok. B) a vegyi anyagba belépő atomok. kommunikáció, csere

hidrogén kötés
A hidrogénkötés egy elektronegatív atom és egy másik elektronegatív atomhoz kovalensen kötődő H hidrogénatom közötti társulási forma. Elektronegatív atomokként megteheti

Donor-elfogadó kötés. Komplex vegyületek
Mechanizmus kép. kovalens kötés az egyik atom (donor) két elektronja és egy másik atom szabad pályája (akceptor) ún. donor-elfogadó. Az összetett vegyületek vegyületek

összetett vegyületek. Kémiai kötés összetett vegyületben
Az összetett vegyület olyan kémiai anyag, amely összetett részecskéket tartalmaz. Chem. kötés - A kristályos komplex vegyületekben töltött komplexekkel, a kötés a komplex és az in

Komplex vegyületek disszociációja. Komplex ionok stabilitási állandói
Egy komplex vegyület disszociációja két lépésben megy végbe: a) disszociáció összetett és egyszerű ionokra a komplex belső szférájának megőrzésével és b) a belső szféra disszociációja, hajtás

A termodinamika első főtétele. Hess törvénye
1. indítás t/d: bármely folyamatban a rendszer U belső energiájának változása megegyezik az átadott hőmennyiség és az elvégzett munka összegével. ΔU=Q – W Ha a rendszer be van kapcsolva

A termodinamika 1. és 2. törvénye. Kémiai reakciók termikus hatásainak számítása
A t / d I törvényének megfogalmazása: az energia nem keletkezik vagy semmisül meg, hanem csak egyenértékű arányban megy át egyik formából a másikba. A t/d második törvényének megfogalmazása: izolált rendszerben

Hess törvénye és annak következményei
Hess-törvény: a kémiai reakció hője megegyezik az azonos kiindulási anyagokkal és végtermékekkel végzett, egymást követő reakciók hőjének összegével. A számítások a törvény következményeit használják fel

A standard állapot és a szabványos képződéshők fogalma. Kémiai reakciók termikus hatásainak számítása
Standard állapotok - a kémiai termodinamikában az egyes anyagok és oldatok komponenseinek feltételesen elfogadott állapotai a termodinamikai mennyiségek értékelésében. normál hő mellett

Gibbs szabad energia. A kémiai reakció iránya
Gibbs-szabadenergia (vagy egyszerűen Gibbs-energia, vagy Gibbs-potenciál, vagy szűkebb értelemben vett termodinamikai potenciál) egy olyan mennyiség, amely egy kémiai reakció során az energia változását mutatja.

A kémiai reakció sebessége. A cselekvő tömegek törvénye
A kémiai kinetika a kémia egyik ága, amely a kémiai reakciók sebességét és a kémiai reakciók mechanizmusát vizsgálja. A kémiai reakció sebessége a kedvező ütközések száma

Arrhenius egyenlet. Az aktiválási energia fogalma
lnk=lnA-Ea/2.3RT Az aktiválási energia az a minimális energia, amellyel a részecskéknek rendelkezniük kell ahhoz, hogy kémiai kölcsönhatásba léphessenek.

Katalizátorok. Homogén és heterogén katalízis
Katalizátor - olyan anyag, amely megváltoztatja a kémiai reakció sebességét, de nem lép kémiai kölcsönhatásba, és a reakció végén tiszta formában ürül ki. A reakció gyorsításának folyamata jelenlétében

Az oldatok kolligatív tulajdonságai
Az oldatok kolligatív tulajdonságai azok a tulajdonságok, amelyek adott körülmények között egyenlők és függetlenek az oldott anyag kémiai természetétől; attól függő megoldások tulajdonságai

Raoult törvényei. Az oldatok forráspontja és fagyáspontja
A folyadékkal egyensúlyban lévő gőzt telítettnek nevezzük. Az ilyen gőz tiszta oldószer feletti nyomását (p0) a tiszta pa telített gőzének nyomásának vagy rugalmasságának nevezzük.

Ozmózis és ozmotikus nyomás
A diffúzió a molekulák kölcsönös behatolásának folyamata. Az ozmózis az egyirányú diffúzió folyamata az oldószermolekulák félig áteresztő membránján keresztül az oldat magasabb koncentrációja felé.

Gázok oldódása folyadékokban. Henry törvénye
Az anyagok oldhatóságát a hőmérséklet és a nyomás befolyásolja. Az oldat egyensúlyára gyakorolt ​​hatásuk megfelel a Le Chatelier elvnek. A gázok oldhatóságával együtt jár: A) hő felszabadulás

Az elektrolitikus disszociáció foka és állandója. Ostwald tenyésztési törvénye
Az elektrolitikus disszociáció egy molekula ionokra való szétesése poláris oldószermolekulák hatására. E.d. az oldat ionvezető képességét jelenti. Fokozat szerk. - az aránnyal egyenlő érték

A víz ionos terméke. A környezet hidrogén indexe
A víz ionos terméke - a hidrogénkationok és hidroxidionok szorzatával megegyező érték egy adott hőmérsékleten (25 ° C) állandó érték, és 10-14. kw=

A víz elektrolitikus disszociációja. A környezet hidrogén indexe
A víz gyenge amfoter elektrolit. A vízmolekulák H+ kationokat is adhatnak és hozzáadhatnak. A vizes oldatokban a molekulák közötti kölcsönhatás eredményeként mindig és

A sók hidrolízisének foka és állandója
A hidrolízis mértéke a só hidrolízisen áteső részének arányát jelenti az oldatban lévő ionok összkoncentrációjához. Jelölve α (vagy hhydr); α = (chidr

Az oldatok aktivitása és ionereje. Az aktivitási együttható és az oldat ionerőssége közötti kapcsolat
Az oldat komponenseinek aktivitása a komponensek effektív (látszólagos) koncentrációja, figyelembe véve a köztük lévő különböző kölcsönhatásokat az oldatban. a=f*c Egy oldat ionerőssége - az intenzitás mértéke

Az elektródpotenciál fogalma
Elektródapotenciál - az elektróda és a vele érintkező elektrolit (leggyakrabban a fém és az elektrolitoldat) közötti elektromos potenciálok különbsége. KI

Elektróda potenciál. Nernst egyenlet
Elektródapotenciál - az elektróda és a vele érintkező elektrolit (leggyakrabban a fém és az elektrolitoldat) közötti elektromos potenciálok különbsége. Pin

gázelektródák. Nernst-egyenlet a gázelektródák potenciáljának kiszámításához
A gázelektródák egy 1. típusú vezetőből állnak, amely egyidejűleg érintkezik gázzal és ennek a gáznak ionjait tartalmazó oldattal. Az 1. típusú vezető az elektronok betáplálására és eltávolítására szolgál, és ezen kívül

Galvanikus cella. A galvánelem EMF-jének kiszámítása
GALVÁNCELL - kémiai áramforrás, amelyben elektromos energia keletkezik a kémiai energia redox reakcióval történő közvetlen átalakítása eredményeként. In co

Koncentráció és elektrokémiai polarizáció
koncentráció polarizáció. Koncentrációs polarizációnak nevezzük az elektródpotenciál változását, amely az elektródhoz közeli rétegben a reagensek koncentrációjának változása miatt következik be az áram áthaladása során. Az én

Elektrolízis. Faraday törvényei

Elektrolízis. áramkimenet. Elektrolízis oldhatatlan és oldható anódokkal
Az elektrolízis olyan fizikai és kémiai folyamat, amelyben az elektródákon oldott anyagok vagy egyéb anyagok összetevői szabadulnak fel, amelyek az elektródákon végbemenő másodlagos reakciók eredményeként jönnek létre,

A korrózió főbb típusai. Módszerek a fémek korrózió elleni védelmére
A korrózió a fémek tönkremenetelének folyamata elektrokémiai vagy kémiai környezeti tényezők hatására. Ennek megfelelően a kölcsönhatás módjától függően a korróziónak két típusát különböztetjük meg

kémiai korrózió. Kémiai korrózió sebessége
Kémiai korrózió - Me és száraz gázok vagy folyadékok kölcsönhatása által okozott korrózió, amelyek nem vezetnek elektromos áramot. A kémiai korrózió sebessége számos tényezőtől függ.

Kóboráram korrózió
Az egyenáramú elektromos berendezésekből, villamosokból, metrókból, elektromos vasutakból kilépő kóbor áramok fémtárgyakon (kábeleken, síneken) folt megjelenését okozzák.

Minden kémiai reakció két csoportra osztható: irreverzibilis és reverzibilis reakciók. A visszafordíthatatlan reakciók a végéig folytatódnak - amíg az egyik reaktáns teljesen el nem fogy. A reverzibilis reakciók nem mennek végére: reverzibilis reakcióban a reagensek egyike sem fogy el teljesen. Ez a különbség abból adódik, hogy egy visszafordíthatatlan reakció csak egy irányba mehet végbe. A reverzibilis reakció mind előre, mind hátrafelé haladhat.

Nézzünk két példát.

1. példa A cink és a tömény salétromsav közötti kölcsönhatás a következő egyenlet szerint megy végbe:

Megfelelő mennyiségű salétromsavval a reakció csak akkor fejeződik be, ha az összes cink feloldódott. Ezen túlmenően, ha megpróbálja ezt a reakciót az ellenkező irányban végrehajtani - a nitrogén-dioxidot cink-nitrát oldaton keresztül vezetni, akkor a fémes cink és a salétromsav nem fog működni - ez a reakció nem mehet az ellenkező irányba. Így a cink és a salétromsav kölcsönhatása visszafordíthatatlan reakció.

2. példa Az ammónia szintézise a következő egyenlet szerint megy végbe:

Ha egy mól nitrogént három mól hidrogénnel összekeverünk, a rendszerben a reakció végbemeneteléhez kedvező feltételek mellett, és megfelelő idő elteltével a gázelegyet elemzik, az elemzési eredmények azt mutatják, hogy nem csak a reakciótermék (ammónia) jelen legyenek a rendszerben, hanem a kiindulási anyagok (nitrogén és hidrogén) is. Ha most azonos körülmények között nem nitrogén-hidrogén keveréket, hanem ammóniát teszünk kiindulási anyagként, akkor megállapíthatjuk, hogy az ammónia egy része nitrogénre és hidrogénre bomlik, és a mennyiségek végső aránya mindhárom anyag közül ugyanaz lesz, mint abban az esetben, ha nitrogén és hidrogén keverékéből indulunk ki. Így az ammónia szintézise reverzibilis reakció.

A reverzibilis reakciók egyenleteiben az egyenlőségjel helyett nyilak is használhatók; szimbolizálják a reakció lefolyását előre és hátrafelé egyaránt.

ábrán A 68. ábra az előre és fordított reakciók sebességének időbeli változását mutatja. Kezdetben a kiindulási anyagok összekeverésekor az előrehaladó reakció sebessége nagy, a fordított reakcióé pedig nulla.A reakció előrehaladtával a kiindulási anyagok elfogynak, és koncentrációjuk csökken.

Rizs. 63. Az előre és fordított reakciók sebességének változása az idő múlásával.

Ennek eredményeként az előre irányuló reakció sebessége csökken. Ezzel egyidejűleg reakciótermékek jelennek meg, és koncentrációjuk nő. Ennek eredményeként egy fordított reakció kezd végbemenni, és sebessége fokozatosan növekszik. Amikor az előre és a fordított reakció sebessége egyenlővé válik, kémiai egyensúly áll be. Tehát az utolsó példában egyensúly jön létre a nitrogén, a hidrogén és az ammónia között.

A kémiai egyensúlyt dinamikus egyensúlynak nevezzük. Ez hangsúlyozza, hogy egyensúlyi állapotban mind az előre, mind a fordított reakciók végbemennek, de sebességük azonos, aminek következtében a rendszer változásai nem észrevehetők.

A kémiai egyensúly mennyiségi jellemzője a kémiai egyensúly állandójának nevezett mennyiség. Tekintsük ezt a jód-hidrogén szintézis reakció példáján:

A tömeghatás törvénye szerint az előre és fordított reakciók sebességét a következő egyenletek fejezik ki:

Egyensúlyi állapotban az előre és a visszirányú reakció sebessége megegyezik egymással, ahonnan

Az előre és fordított reakció sebességi állandóinak aránya is állandó. Ezt a reakciót (K) egyensúlyi állandónak nevezik:

Ezért végül

Az egyenlet bal oldalán a kölcsönhatásba lépő anyagok azon koncentrációi vannak, amelyek egyensúlyi - egyensúlyi koncentrációkban jönnek létre. Az egyenlet jobb oldala egy állandó (állandó hőmérsékleten) érték.

Kimutatható, hogy a reverzibilis reakció általános esetben

az egyensúlyi állandót a következő egyenlet fejezi ki:

Itt a nagybetűk az anyagok képleteit, a kis betűk pedig a reakcióegyenlet együtthatóit jelölik.

Így állandó hőmérsékleten a reverzibilis reakció egyensúlyi állandója egy állandó érték, amely a reakciótermékek (számláló) és a kiindulási anyagok (nevező) koncentrációinak arányát mutatja, amely egyensúlyi állapot esetén jön létre.

Az egyensúlyi állandó egyenlet azt mutatja, hogy egyensúlyi körülmények között a reakcióban részt vevő összes anyag koncentrációja összefügg egymással. Ezen anyagok bármelyikének koncentrációjának változása az összes többi anyag koncentrációjának változását vonja maga után; ennek eredményeként új koncentrációk jönnek létre, de a köztük lévő arány ismét megfelel az egyensúlyi állandónak.

Az első közelítésben szereplő egyensúlyi állandó számértéke jellemzi ennek a reakciónak a hozamát. Például -nál a reakció hozama nagy, mert ugyanakkor

azaz egyensúlyi állapotban a reakciótermékek koncentrációja sokkal nagyobb, mint a kiindulási anyagok koncentrációja, és ez azt jelenti, hogy a reakció hozama magas. At (hasonló okból) a reakció hozama kicsi.

Heterogén reakciók esetén az egyensúlyi állandó kifejezése, valamint a tömegek hatástörvényének kifejezése (lásd 58. §) csak azoknak az anyagoknak a koncentrációját foglalja magában, amelyek gáz- vagy folyadékfázisban vannak. Például a reakcióhoz

az egyensúlyi állandó alakja:

Az egyensúlyi állandó értéke a reaktánsok természetétől és a hőmérséklettől függ. Nem függ a katalizátorok jelenlététől. Mint már említettük, az egyensúlyi állandó megegyezik az előre és a fordított reakció sebességi állandóinak arányával. Mivel a katalizátor azonos mértékben változtatja mind az előre, mind a fordított reakció aktiválási energiáját (lásd 60. §), ez nem befolyásolja sebességi állandóik arányát.

Ezért a katalizátor nem befolyásolja az egyensúlyi állandó értékét, ezért nem tudja sem növelni, sem csökkenteni a reakció hozamát. Csak gyorsítani vagy lassítani tudja az egyensúly létrejöttét.

A kémiai reakciók reverzibilisek és visszafordíthatatlanok.

azok. ha valamilyen A + B = C + D reakció irreverzibilis, ez azt jelenti, hogy a C + D = A + B fordított reakció nem következik be.

azaz például ha egy bizonyos A + B = C + D reakció reverzibilis, ez azt jelenti, hogy az A + B → C + D (közvetlen) és a C + D → A + B (fordított) reakció egyszerre megy végbe. ).

Sőt, mert direkt és fordított reakciók is lezajlanak, a reagenseket (kiindulási anyagokat) reverzibilis reakciók esetén mind az egyenlet bal oldalán, mind pedig az egyenlet jobb oldalán lévő anyagoknak nevezhetjük. Ugyanez vonatkozik a termékekre is.

Bármely reverzibilis reakció esetén lehetséges, hogy az előre és a fordított reakció sebessége egyenlő. Az ilyen állapotot ún egyensúlyi állapot.

Egyensúlyi állapotban az összes reaktáns és az összes termék koncentrációja változatlan. A termékek és a reaktánsok egyensúlyi koncentrációját ún egyensúlyi koncentrációk.

A kémiai egyensúly eltolódása különböző tényezők hatására

A rendszert érő olyan külső hatások miatt, mint a hőmérséklet, a nyomás vagy a kiindulási anyagok vagy termékek koncentrációjának változása, a rendszer egyensúlya felborulhat. Ennek a külső hatásnak a megszűnése után azonban a rendszer egy idő után új egyensúlyi állapotba kerül. Egy rendszernek az egyik egyensúlyi állapotból egy másik egyensúlyi állapotba való átmenetét nevezzük a kémiai egyensúly eltolódása (eltolódása). .

Annak érdekében, hogy meg lehessen határozni, hogyan változik a kémiai egyensúly egy adott típusú expozíció esetén, célszerű a Le Chatelier elvet használni:

Ha egy egyensúlyi állapotban lévő rendszerre bármilyen külső hatást gyakorolnak, akkor a kémiai egyensúly eltolódásának iránya egybeesik a becsapódás hatását gyengítő reakció irányával.

A hőmérséklet hatása az egyensúlyi állapotra

A hőmérséklet változásával bármely kémiai reakció egyensúlya eltolódik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy minden reakciónak termikus hatása van. Ebben az esetben az előre és fordított reakciók termikus hatásai mindig közvetlenül ellentétesek. Azok. ha az előre irányuló reakció exoterm és +Q-val egyenlő hőhatással megy végbe, akkor a fordított reakció mindig endoterm, és -Q-val egyenlő termikus hatású.

Így Le Chatelier elvének megfelelően, ha valamely egyensúlyi állapotban lévő rendszer hőmérsékletét növeljük, akkor az egyensúly a reakció felé tolódik el, melynek során a hőmérséklet csökken, i.e. endoterm reakció felé. És hasonlóan, ha egyensúlyi állapotban csökkentjük a rendszer hőmérsékletét, akkor az egyensúly a reakció felé tolódik el, aminek következtében a hőmérséklet emelkedik, i.e. exoterm reakció felé.

Vegyük például a következő reverzibilis reakciót, és jelöljük meg, hogy hova tolódik el egyensúlya a hőmérséklet csökkenésével:

Amint a fenti egyenletből látható, az előrehaladó reakció exoterm, azaz. áramlása következtében hő szabadul fel. Ezért a fordított reakció endoterm lesz, vagyis a hő elnyelésével megy végbe. A feltételnek megfelelően a hőmérséklet csökken, ezért az egyensúly jobbra tolódik el, azaz. közvetlen reakció felé.

A koncentráció hatása a kémiai egyensúlyra

A reagensek koncentrációjának a Le Chatelier-elvnek megfelelő növelése az egyensúly eltolódását kell, hogy eredményezze azon reakció felé, amelyben a reagenseket elfogyasztják, pl. közvetlen reakció felé.

Ezzel szemben, ha a reagensek koncentrációját csökkentjük, akkor az egyensúly a reaktánsok képződését eredményező reakció felé tolódik el, azaz. a fordított reakció oldala (←).

Hasonló módon hat a reakciótermékek koncentrációjának változása is. Ha növeli a termékek koncentrációját, akkor az egyensúly a reakció felé tolódik el, aminek következtében a termékek elfogynak, pl. a fordított reakció felé (←). Ha éppen ellenkezőleg, a termékek koncentrációja csökken, akkor az egyensúly a közvetlen reakció irányába tolódik el (→), hogy a termékek koncentrációja növekedjen.

A nyomás hatása a kémiai egyensúlyra

A hőmérséklettől és a koncentrációtól eltérően a nyomásváltozás nem befolyásolja minden reakció egyensúlyi állapotát. Ahhoz, hogy a nyomásváltozás a kémiai egyensúly eltolódásához vezessen, az egyenlet bal és jobb oldalán lévő gáznemű anyagok előtti együtthatók összegének eltérőnek kell lennie.

Azok. két reakcióból:

nyomásváltozás csak a második reakció esetén befolyásolhatja az egyensúlyi állapotot. Mivel a gázhalmazállapotú anyagok képlete előtti együtthatók összege az első bal és jobb oldali egyenlet esetén azonos (2-vel egyenlő), a második egyenletnél pedig eltérő (4 a bal és 2 a jobb oldalon).

Ebből különösen az következik, hogy ha nincs gáz halmazállapotú anyag sem a reaktánsok, sem a termékek között, akkor a nyomásváltozás semmilyen módon nem befolyásolja az aktuális egyensúlyi állapotot. Például a nyomás nem befolyásolja a reakció egyensúlyi állapotát:

Ha a gáz halmazállapotú anyagok mennyisége eltérő a bal és a jobb oldalon, akkor a nyomás növekedése az egyensúly eltolódásához vezet a reakció felé, melynek során a gázok térfogata csökken, a nyomás csökkenése pedig eltolódáshoz vezet. a reakció irányába, aminek következtében a gázok térfogata megnő.

Katalizátor hatása a kémiai egyensúlyra

Mivel a katalizátor egyformán gyorsítja mind az előre, mind a fordított reakciót, jelenléte vagy hiánya nem befolyásolja egyensúlyi állapotba.

Az egyetlen dolog, amit a katalizátor befolyásolhat, az a rendszer átmenetének sebessége a nem egyensúlyi állapotból az egyensúlyi állapotba.

A fenti tényezők kémiai egyensúlyra gyakorolt ​​hatását az alábbiakban egy csalólapban foglaljuk össze, amelybe először az egyensúlyi feladatok elvégzése során is belepillanthatunk. A vizsgán azonban nem fogja tudni használni, ezért több példa elemzése után meg kell tanítani, betanítani az egyensúlyért, nem belekukucskálva:

Megnevezések: T - hőfok, p - nyomás, tól től – koncentráció, – növekedés, ↓ – csökkenés