Лекція 7

Тема. Зворотні і незворотні реакції. Хімічна рівновага.

План лекції

1. Зворотні і незворотні реакції. Хімічна рівновага.

2. Константа рівноваги. Зміщення хімічної рівноваги. Принцип Ле-Шательє.

3. Вплив температури, тиску і концентрації реагентів на рівновагу.

Література:

1. Голубєв А.В., Лисін В.І., Коваленко, Тарасенко Г.В, Хімія. - К.: Кондор, 2013 стр. 148-153

2. Цвєткова Л.Б. Неорганічна хімія: теорії і задачі. Львів: «Магнолія», 2013. § 5.5-5.6;

3. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія. - К.:Ірпінь, 2004 § 6.6.

Зміст лекції:

1.Зворотні і незворотні реакції. Хімічна рівновага

Усі хімічні реакції, незалежно від типу, поділяються на дві типи в залежності від того, доходять вони до кінця чи не доходять. Реакції, які доходять до кінця, тобто до повного перетворення всіх молекул вихідних речовин у молекули продуктів реакції, називаються незворотними.

Не зворотними реакціями є :

1. Реакції з виділенням газоподібних речовин;

2. Реакції в яких утворюється осад;

3. Реакції в яких утворюється молодисоціована сполука

Наприклад, при нагріванні бертолетової солі всі її молекули без залишку розкладаються з утворенням молекул калій хлориду і кисню:

2 KClO₃ → 2 KCl + 3 O₂

Зворотна реакція, тобто реакція утворення бертолетової солі шляхом взаємодії калій хлориду і кисню, неможлива.

Зворотніми називаються реакції, які при тих самих умовах одночасно відбуваються у двох взаємопротилежних напрямках. Зворотні реакції не доходять до кінця, тобто не всі молекули вихідних речовин перетворюються у молекули продуктів реакції, оскільки продукти реакції, у свою чергу, взаємодіють між собою і перетворюються у вихідні речовини. Прикладом оборотної реакції може служити реакція взаємодії діоксиду вуглецю з воднем при нагріванні з утворенням монооксиду вуглецю і водяної пари:

CO₂ + H₂ → CO + H₂O

Однак при тих самих умовах монооксид вуглецю реагує з водяною парою, утворюючи діоксид вуглецю і водень, тобто вихідні речовини:

CO + H₂O → CO₂ + H₂

Оборотні реакції зображають звичайно одним рівнянням, замінивши знак рівності двома стрілками, скерованими в протилежні сторони:

CO₂ + H₂ CO + H₂O

Реакцію, що протікає зліва направо, називають прямою, а ту, що протікає справа наліво, — зворотною. Як приклад оборотних реакцій можна навести також реакцію утворення амоніаку при взаємодії азоту і водню при нагріванні:

N₂ + 3H₂ 2NH₃

Кожна оборотна реакція завершується встановленням хімічної рівноваги, тобто такого стану, коли в одиницю часу утворюється стільки молекул, скільки їх і руйнується. В технології хімічного виробництва оборотні реакції невигідні, бо вони приводять до зниження виходу одержуваних продуктів. Тому стан хімічної рівноваги намагаються змістити різними способами в сторону утворення одержуваного продукту.

Хімічна рівновага – стан оборотного процесу, за якого швидкості прямої і зворотної реакції є рівними. Концентрації реагуючих речовин, що встановилися на момент настання рівноваги, називають рівноважними, вони залишаються постійними до порушення хімічної рівноваги.

Ѵ _пр =Ѵ _зв – кінетична умова рівноваги.

Кількісно хімічна рівновага характеризується величиною константи рівноваги. Для оборотної реакції:

аА + вВ ↔ сС + dD

k₁C_AC_B = k₂C_CC_D