10. Химическое равновесие. Константа равновесия. Сдвиг равновесия. Принцип Ле-Шателье.

Химическое равновесие – это такое состояние системы, при котором скорости прямой и обратной реакций равны.

Для обратимой реакции mA + nB ⇄ pC + qD Константа химического равновесия зависит от природы реагирующих веществ и от температуры.

Изменение внешних условий (концентрации, температуры, давления) вызывает смещение химического равновесия в системе и переход ее в новое равновесное состояние.

Направление смещения химического равновесия определяется принципом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, производить какое-либо внешнее воздействие (изменять концентрацию, температуру, давление), то в этой системе самопроизвольно возникают процессы, стремящиеся ослабить произведенное воздействие.

Повышение концентрации одного из исходных реагентов сдвигает равновесие вправо (усиливается прямая реакция); повышение концентрации продуктов реакция смещает равновесие влево (усиливается обратная реакция).

Если реакция протекает с увеличением числа молекул газа (т.е. в правой части уравнения реакции суммарное число молекул газов больше, чем число молекул газообразных веществ в левой части), то повышение давления препятствует реакции, а уменьшение давления – благоприятствует реакции.

При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, а при понижении – в направлении экзотермической реакции.

Катализатор изменяет в одинаковое число раз как скорость прямой, так и обратной реакции. Поэтому катализатор не вызывает сдвиг равновесия, а лишь сокращает или увеличивает время, необходимое для достижения равновесия

11. Растворы. Способы выражения концентрации растворов.

Раствором называется термодинамически устойчивая гомогенная (однофазная) система переменного состава, состоящая из двух или более компонентов (химических веществ). Компонентами, составляющими раствор, являются растворитель и растворенное вещество. Растворы бывают жидкими, твердыми и газообразными.

При растворении веществ могут образоваться насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы.

Насыщенный раствор – это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество больше не растворяется.

Ненасыщенный раствор – это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество еще растворяется.

В общем виде выражение концентрационной константы растворимости для электролита A_mB_n ⇄ m Aⁿ⁺ + n B^m имеет вид

K_s = С^m (Aⁿ⁺) ^. Сⁿ (B^m), где С  концентрации ионов Aⁿ⁺ и B^m в насыщенном растворе электролита в моль/л.

Величиной K_s принято пользоваться только в отношении электролитов, растворимость которых в воде не превышает 0,01 моль/л.

Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества в определённом количестве раствора или растворителя.

1. Массовая доля растворённого вещества – это отношение массы растворённого вещества Х к общей массе раствора:,

где ω (Х) – массовая доля растворенного вещества Х, выраженная в долях единицы; m(X) – масса растворенного вещества Х, г; m – общая масса раствора, г.

2. Молярная концентрация выражается числом молей растворённого вещества, содержащимся в 1 л раствора (моль/л). Концентрация, выраженная этим способом, называется мольно-объёмной концентрацией или молярностью и обозначается буквой М. Так, 2 М H₂SO₄ означает раствор H₂SO₄ , в каждом литре которого содержится 2 моля, т.е. 2 ^. 98 = 196 г H₂SO₄ .

3. Нормальность выражается количеством эквивалентов, растворённых в 1 л раствора (моль/л). Концентрация, выраженная этим способом, называется эквивалентной концентрацией или нормальностью и обозначается буквой «Н». Так, 2 Н H₂SO₄ означает раствор H₂SO₄, в каждом литре которого содержится 2 эквивалента или 98 г H₂SO₄ .

4. Моляльная концентрация – количество моль растворённого вещества, приходящее на 1 кг растворителя ( моль/кг ). Обозначается буквой m. Концентрация выраженная этим способом, называется мольно-массовой концентрацией или моляльностью. Так, 2 m H₂SO₄ означает раствор серной кислоты, в котором на 1кг воды приходится 2 моля H₂SO₄ . Мольно-массовая концентрация раствора в отличие от его молярности не изменяется при изменении температуры.

5. Мольная доля – отношение количества моль данного вещества к общему количеству моль всех веществ, имеющихся в растворе. Концентрация, выраженная этим способом, обычно обозначается для растворителя N₁, для растворенных веществ – N₂, N₃ и т.д. В случае раствора одного вещества в другом мольная доля растворенного вещества N₂ равнагдеn₁ и n₂ – число молей растворителя и растворенного вещества соответственно.

6. Титр Т – масса вещества, содержащегося в 1 мл раствора, г/мл: Титр связан с нормальностью соотношением

где М_э – молярная масса эквивалента вещества.