7. Химическая кинетика и химическое равновесие.

7.1. Кинетика – раздел физической химии, изучающий скорости химических реакций и механизм их протекания.

Скорость химических реакций определяется изменением концентраций реагирующих веществ в единицу времени. Обычно пользуются средней скоростью (V_ср.)

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, катализатора, излучения и т. д.

Зависимость скорости реакции от концентрации выражается законом действующих масс:

Скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ в степени их стехиометрических коэффициентов.

Для химической реакции

mA+nB=D

V=K[A]^m[B]ⁿ (основное кинетическое уравнение)

Где [A] и [B] – концентрация веществ

m и n – стехиометрические коэффициенты

К – константа скорости.

Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется правилом Вант – Гоффа, которое гласит:

П ри повышении температуры на 10⁰С скорость реакции возрастает в 2-4 раза.

V_t1 – скорость химической реакции до изменения температур

V_t2 - скорость химической реакции после изменения температур

t₁ t₂ – температура

• т емпературный коэффициент.

В зависимости от природы реагентов и условий протекания химического процесса различают:

необратимые

KClO₃®KCl+O₂↑

и обратимые реакции

NH₄Cl↔NH₃+HCl

В обратимых реакциях наступает момент, когда скорость прямой реакции становится равна скорости обратной реакции, то есть

K₁[NH₄Cl]=K₂[NH₃][HCl] такое состояние системы называют химическим равновесием.

При постоянной температуре отношения скоростей прямой и обратной реакции представляют собой постоянную величину, называемую константой равновесия.

Для обратимой реакции при данной температуре, отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакций к произведению концентраций исходных веществ, возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов, есть величина постоянная, называемая константой равновесия.

Для реакции аА+вВ«сС+дД

N₂+3H₂®2NH₃

[NH₃], [N₂], [H₂] – равновесные концентрации

7.2.При изменении внешних условий (температуры, давления, концентрации) нарушается равновесие, называемое смещением или сдвигом равновесия.

Направление, в котором происходит смещение, определяется принципом Ле – Шателье.

Изменение внешних условий вызывает смещение равновесия в направлении реакции, противодействующей произведенному измерению.

Если на систему, находящуюся в равновесии производится внешнее воздействие (изменение С, Т, Р), то в системе развиваются процессы, уменьшающие внешние воздействия.

Внешнее воздействие	Увеличение концентрации	Увеличение температуры	Увеличение давления
Смещение равновесия	В сторону уменьшения концентрации	В сторону эндотерми-ческой реакции	В сторону образования меньшего количества молекул

Пример:

2CO+O₂«2CO₂

∆H= -568 кДж/моль

Прямая реакция экзотермическая

Обратная реакция эндотермическая

Условия смещения равновесия в стороны продукта:

1. Увеличение концентрации O₂

2. Увеличение давления

3. Понижение температуры.