8.Равновесие хим-их р-ий.

Для хим-их р-ий равновесным считается состояние в которое приходит система при постоянных внешних условиях, характеризуемое неизменностью во времени термодинам-их параметров и отсутствием в системе потока в-ва и теплоты.

Устойчивое равновесие характер-ся:

1.неизменностью во времени при постоянных внешних условиях.

2.подвижностью равновесия, т.е. самопроизвольным восстановлением равновесия при снятии внешнего воздействия.

3.динамическим характером, т.е. равенство скоростей прямой и обратной р-ии.

4.возможность подхода к равновесию с 2-х противоположных сторон.

5.минимальным значением энергии Гиббса, в изобарно-изотермических процессах и минимальным значением энергии Гельмгольца в изохорно-изотермических процессах.

6.неизменностью числа молекул для определенной системы при неизменных внешних условиях.

Закон действующих масс.

Впервые зависимость направления химического процесса от концентрации реагирующих веществ установил Бекетов в 1865 году на основании экспериментов. В матем-ой форме закон был сформулирован только в 1867 году. Рассмотрим кинетический вывод закона действующих масс на примере гомогенной системы: aB+bB=rR+Ss

Скорость прямой реакции пропорциональна концентрации реагирующих в-в:

w₁=k₁C^a_A*C^b_B

скорость обратной реакции пропорциональна концентрации продуктов р-ии: w₂=k₂C^r_R*C^s_S

Из условия равенства следует, что скорость прямой р-ии равна скорости обратной р-ии:

w₁=w₂→k₁C^a_A* C^b_B= k₂C^r_R*C^s_S→ = =K_c

константа равновесия выражает з.д.м.:изменение концентрации одного из участников р-ции вызовет такие изменения концентрации всех остальных участников, т.о., что константа равновесия сохранит свое числовое значение при постоянной температуре и давлении. Константа равновесия может быть выражена через молярные концентрации, парциальные давления и молярные доли.

9.Константа равновесия и энергия Гиббса.

Для рассматриваемой р-ии изменение энергии Гиббса выражается следующим образом:

∆G=rμ_R+sμ_S-aμ_A-bμ_B , где ∆G – изменение энергии Гиббса; μ – химический потенциал.

Если допустить, что все в-ва яв-ся идеальными газами, то при постоянной температуре хим-ий потенциал для каждого компонента опр-ся по формуле:

μ_i=μ⁰_i+RTlnp_i , где μ⁰ – стандартный хим-ий потенциал.

∆G=∆G⁰+RTln

В условиях хим-го равновесия ∆G=0, при этом ∆G⁰ – яв-ся постоянной величиной для конкретных р-ий, поэтому и выражение под знаком ln должно быть постоянным, обозначим его через К_р→∆G⁰=-RTlnK_p

Данное уравнение наз-ся уравнением изотермы Вант-Гоффа. Порядок и знак ∆G⁰ позволяет качественно предвидеть положение хим-го равновесия:

1) ∆G⁰=0, тогда К_р=1, т.е. система находится в хим-ом равновесии

2) ∆G⁰<0, тогда К_р»1, это значит , что продукты р-ии преобладают над исходными в-вами, т.е. при нормальных условиях возможно самопроизвольное протекание р-ии в прямом направлении.

3) ∆G⁰>0, тогда К_р«1, т.е. преобладание исходных в-в над продуктами р-ии, т.е. при нормальных условиях происходит самопроизвольное протекание р-ии в обратном направлении.

Смещение хим-го равновесия.

Сместить хим-ое равновесие это значит изменением внешних условий добиться преимущественного протекания прямой или обратной р-ии. Общие закономерности данного явления были сформулированы Ле-Шателье в 1887 году.

Если на систему, находящуюся в хим-ом равновесии оказывать влияние извне, то равновесие сместится в сторону той р-ии, протекание которой максимально ослабляет данное воздействие. Чаще всего приходится сталкиваться со смещением равновесия в результате следующих условий:

1)изменение температуры. В отличие от других факторов влияет на значение константы равновесия. Повышение температуры вызывает ускорение той р-ии, протекание которой сопровождается поглощением тепла; понижение температуры благоприятствует протеканию р-ии с выделением тепла. При изменении температуры равновесие смещается тем сильнее, чем большим тепловым эффектом сопровождается то или иная р-ия.

2)повышение давления ускоряет ту р-ию в которой происходит уменьшение кол-в газообразных в-в, а понижение давления ускоряет р-ию, сопровождающуюся увеличением газообразных в-в. Если кол-во газов в ходе р-ии не изменяется, то изменение давления не оказывает влияния на смещение хим-го равновесия.

3)дополнение какого-либо компонента в реакционную систему смещает равновесие в сторону той р-ии, где этот компонент расходуется, отвод какого-либо в-ва из реакционной массы ускоряет р-ию в которой это в-во образуется.

4)введение инертного газа в систему при постоянном давлении подобно эффекту уменьшения общего давления. Если р-ия протекает с уменьшением числа моль, то разбавление инертным газом смещает равновесие в сторону р-ии образования исходных в-в; при увеличении числа моль, то разбавление инертным газом смещает равновесие в сторону этого увеличения.

5)катализаторы не способны сместить хим-ое равновесие, т.к. они в равной степени ускоряют как прямую, так и обратную р-ию. С помощью кат-ра можно лишь ускорить момент наступления хим-го равновесия.