Вопрос 11.

Обратимые реакции могут протекать как в прямом, так и обратном направлениях.

Химическое равновесие наступает, если скорости прямой и обратной реакции равны.

Константа химического равновесия зависит от природы реагирующих веществ и температуры. К=[NH₃]²/[N₂]*[H₂]³

Принцип Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие, то равновесие сместится в ту сторону чтобы ослабить это воздействие.

Вопрос 12.

Кинетика любой гетерогенные реакции определяется как скоростью самого химического превращения, так и процессами переноса (диффузией), необходимыми для восполнения расхода реагирующих веществ и удаления из реакционной зоны продуктов реакции. В отсутствие диффузионных затруднений скорость гетерогенной реакции пропорциональна размерам реакционной зоны; так называемая удельная скорость реакции, рассчитанная на единицу поверхности (или объема) реакционной зоны, не изменяется во времени; для простых (одностадийных) реакций она может быть определена на основе действующих масс закона. Этот закон не выполняется, если диффузия веществ протекает медленнее, чем химическая реакция; в этом случае наблюдаемая скорость гетерогенные реакции описывается уравнениями диффузионной кинетики.

Химические реакции, протекающие на границе раздела фаз, называются гетерогенными химическими реакциями.

При равенстве скоростей прямой и обратной реакции наступает химическое равновесие в гетерогенной системе. Примерами гетерогенных процессов является пароводяная конверсия углерода, или восстановление оксидов металлов водородом:

С(к) + 2Н₂О = СО₂ + 2Н₂ ,

МеО(к) + Н₂ = Ме(к) + Н₂ О.

Как и для любого равновесия, условием гетерогенного химического равновесия является равенство энергии Гиббса нулю, ΔG = 0.

\ константа гетерогенного равновесия равна отношению произведения равновесных концентраций (активностей) или парциальных давлений продуктов реакций к произведению равновесных концентраций (активностей) или парциальных давлений исходных веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении.

Из приведенных выражений следует, что в уравнения констант гетерогенного химического равновесия не входят концентрации твердых веществ, участвующих в прямой и обратной реакциях. Это особенность гетерогенного химического равновесия.

Так как прямая и обратная реакции протекают на одной и той же поверхности раздела фаз, то площадь поверхности раздела фаз также не входит в уравнение константы химического равновесия.

Топохимические реакции - гетерогенные реакции, в которых твердое вещество с 1-й кристаллической решеткой исчезает и образует другое твердое вещество с другой кристаллической решеткой. К ним относятся реакции образования оксидов и их восстановления.

Процессы синтеза и очистки полупроводниковых материалов также относятся к Т. р.

Транспортные реакции – обратимые гетерогенные реакции, сопровождающиеся переносом исходного твердого и жидкого вещества из одной температурной зоны в другую зону в результате образования и разложения промежуточного газообразного вещества.

Транспортные реакции

Этот метод широко используется при получении особо чистых веществ для полупроводниковой техники и радиоэлектроники. Принцип его состоит в том, что очищаемое твердое или жидкое вещество А, взаимодействует по обратимой реакции с газообразным веществом В, образует газообразный продукт С, переносимый (транспортируемый) в другую часть системы, где вследствие изменения условий происходит его разложение с выделением чистого вещества А:

Классическим примером транспортной реакции является очистка металлического никеля через его карбонил (метод Монда). Порошок никеля обрабатывают при 45-50 °С окисью углерода:

Ni + 4CO Ni(CO)4

Газообразный Ni(CO)4 поступает в другую часть реакционного аппарата, где при 180-200 °С разлагается, давая чистый никель, а CO снова направляют в процесс.