РАБОТА № 8

Химическое равновесие Цель работы - ознакомление с понятием химического равновесия в

гомогенных реакциях и изучение факторов, влияющих на состояние

динамического равновесия.

Теоретическая часть

Термодинамическим равновесием или просто равновесием называется

состояние термодинамической системы, не изменяющееся во времени и не

сопровождающееся переносом через систему вещества или энергии.

Химическое равновесие – это термодинамическое равновесие в химически

реагирующей системе, между компонентами которой осуществляется

кинетически обратимая реакция.

Кинетически обратимыми называются реакции, протекающие

самопроизвольно при данных условиях одновременно и независимо в двух

взаимно противоположных направлениях: прямом, т.е. от реагентов

(исходных веществ) к продуктам (конечным веществам) и обратном, т.е. от продуктов к реагентам. Обратимые гомогенные и гетерогенные реакции, в отличие от необратимых, не идут до конца, т.е. до полного исчезновения реагентов. Они прекращаются прежде, чем будут полностью израсходованы исходные вещества, поэтому в реакционной смеси у таких реакций всегда присутствуют и исходные вещества, и продукты их взаимодействия.

Равенство скоростей прямой и обратной реакций является кинетическим условием химического равновесия.

Истинное химическое равновесие устанавливается только в закрытых системах и характеризуется следующими основными особенностями :

Термодинамической устойчивостью – постоянством во времени равновесного состава системы при отсутствии или неизменности внешних воздействий ( температуры, давления или концентраций веществ, участвующих в образовании системы).

Подвижностью – способностью положения равновесия легко смещаться в ту или иную сторону при наличии внешних воздействий, сколь малы бы они не были. Смещением положения равновесия называют изменение состояния равновесия в результате изменения условий, т.е. переход системы из одного равновесного состояния в другое в соответствии с принципом Ле Шателье – Брауна:

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывать внешнее воздействие, то в системе происходит смещение равновесия в направлении

процесса, усиленное протекание которого ослабляет оказываемое воздействие.

Динамическим характером, означающим непрерывное протекание с одинаковой скоростью как прямой, так и обратной реакции, при этом

результирующая скорость обратимой реакции становится равной нулю.

Для прямой и обратной реакций можно применить кинетическое выражение закона действующих масс: скорость элементарной химической реакции при постоянной температуре прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их

стехиометрическим коэффициентам.

При наступлении химического равновесия в системе, когда скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции и закон действующих масс формулируется следующим образом: отношение произведения равновесных концентраций (или парциальных давлений) продуктов реакции, взятых в степенях их стехиометрических коэффициентов, к произведению для исходных веществ есть величина постоянная. Этот параметр называемая

константой равновесия Кравн .

Для обратимой гомогенной реакции:

νAA + ν BB  ν DD + ν F F

константа равновесия может быть выражена в виде отношения равновесных

молярных концентраций реагирующих веществ - KC, равновесных

парциальных давлений – KP, равновесных молярных долей - KX:

Между константами равновесия KC, KP и KX для реакции с участием

идеальных газов легко установить взаимосвязь, используя уравнение Менделеева – Клапейрона (pV=nRT) и закон Дальтона (pi = Xi p0 , где pi –

парциальное давление i-ого газа, p0 – общее давление в системе, Xi –

молярная доля i-ого газа):

Вопросы для предварительной подготовки лабораторной работы

1.Сформулируйте определение обратимой и необратимой реакций.

2.Что называют химическим равновесием? Почему оно называется динамическим? Какие концентрации реагирующих веществ называют равновесными?