Добавил:
Адепт твердотельной электроники, последователь учений Михайлова Н.И. Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Презентации / ФХОТ Все Презентации

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
21.06.2024
Размер:
18.7 Mб
Скачать

Кривые охлаждения:

1 - при отсутствии фазовых превращений; 2 - кристаллизация при постоянной температуре; 3,4-

кристаллизация в температурном интервале; 5 - кристаллизация с переохлаждением

3. УПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ ВЕЩЕСТВ

Хими́ческая реа́кция — превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции).

Химические реакции происходят при смешении или физическом контакте реагентов как самопроизвольно так и под воздействием внешних факторов

 

 

участие

 

действие света

 

действие

нагрев

 

катализаторов

 

(фотохимические

 

электрического

 

 

 

 

 

 

(катализ)

 

реакции)

 

тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

действие ионизирующих

механического воздействие

 

 

 

(механохимические реакции)

 

излучений (радиационно-

 

 

 

 

химические реакции)

 

 

 

 

 

Фазовый состав реагирующей системы

Гомогенные реакции.

Реакционная смесь является гомогенна, а реагенты и продукты принадлежат

одной и той же фазе.

NaOH(раств.) + HCl(раств.) → NaCl(раств.) + H2O(жид.)

Гетерогенные реакции.

Реагенты находятся в разном фазовом состоянии, продукты реакции также могут находиться в любом фазовом состоянии.

Реакционный процесс протекает на границе раздела фаз. СаCO3(тв.) + 2HCl(раств.) →СаCl2(тв.) + CO2(газ) + H2O(жид.)

Изменение степени окисления реагентов

Окислительно-восстановительные реакции, в которых атомы одного элемента

(окислителя) восстанавливаются, то есть понижают свою степень окисления, а атомы другого элемента (восстановителя) окисляются, то есть повышают свою степень окисления.

2H2 + O2 = 2H2O

Не окислительно-восстановительные реакции — реакции, в которых не

происходит изменения степеней окисления атомов, например, реакция

нейтрализации:

NaOH(раств.) + HCl(раств.) → NaCl(раств.) + H2O(жид.)

Тепловой эффект реакции

экзотермические реакции, которые идут с выделением тепла, (положительный тепловой эффект) например, горение водорода ΔH < 0

эндотермические реакции в ходе которых тепло поглощается (отрицательный тепловой эффект) из окружающей среды ΔH > 0

Тип превращения реагирующих частиц

соединения: 2Cu + O2 → 2CuO

разложения: 2HgO → 2Hg + O2

замещения: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

обмена (тип реакции - нейтрализация): NaOH + HCl → NaCl + H2O

3.1 Закон действия масс и константы хим. равновесия

нАн

 

к Ак ,

 

н

 

к

 

 

 

условие равновесия реакции:

н н к к

н к

Установим соотношение между равновесными концентрациями (парциальными давлениями) веществ, участвующих в химической реакции

Гомогенные химические реакции (газофазные)

 

 

 

 

н н

 

к к

0

(T) RT ln pi

 

i i

 

 

 

 

 

 

н

 

к

 

 

 

1

 

 

 

 

 

к ln pк н ln pн

к к0

(Т ) н н0

(Т )

f (T )

 

к

н

RT

к

н

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

к ln pк н ln pн

к к0

(Т ) н н0

(Т )

f (T )

 

к

н

RT

к

н

 

 

Заменим сумму логарифмов логарифмом произведения и введём новую функцию Кр(Т)

Kp(T ) = exp f (T )

константа химического взаимодействия

 

 

 

 

 

 

pк к

 

 

 

 

к

K p (T )

 

 

 

 

закон действия масс

 

pн н

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

2СО2

2СО + О2

 

 

 

p 2

 

 

 

2 CO O2

2 CO2

и

CO2

K p (T )

p 2

p

O2

 

 

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cк к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рi = ci RT

 

 

к

Kc (T )

 

 

 

 

 

 

 

cн н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

кг

 

 

нг

Kc (T ) K p (T )(RT )

г

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆νг - изменение числа молей в газовой фазе, происходящее при одном пробеге реакции слева направо

представим парциальное давление в виде: рi = xiP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pк к

 

 

 

xк к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

K x (T ) K p (T )P

г

 

к

K p (T )

 

 

к

K x (T )

 

pн н

 

 

xн н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если химическая реакция, оставаясь гомогенной, протекает не в газовой, а в конденсированной фазе, то химический потенциал i

каждого компонента выражается через его активность

a

= x

 

к 0к RT ln a ,

i

i i

 

i

i

i

 

 

 

 

 

 

 

aк к

 

 

 

 

к

Ka (T, P)

 

 

 

aн н

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

Константа равновесия Ka, зависит как от T, так и P в системе.

i(Т, P) i(T )

 

Kа(Т, Р ) Kа(Т )

 

 

 

Наиболее применим закон действия масс в превых двух видах.

Гетерогенные химические реакции

Рассмотрим реакцию между конденсированной смешанной фазой, содержащей твердые и жидкие растворы и газовой фазой, которую считаем идеальной

 

ai = i xi

 

 

 

 

 

 

 

( нг Анг нк Анк )

 

( кг Акг кк Акк )

н

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

г

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pк

к

aк

к

 

 

 

Для чистых

 

 

pк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

конденсированных

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

K pa (T )

 

 

 

фаз

 

 

 

 

 

K p (T )

 

 

p нг a нк

 

 

 

 

 

 

 

 

p н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

н

 

 

 

 

a

=

= x

= 1

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

i

i

i

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C (т) + CO2 (г)

 

2СО (г)

 

 

 

 

 

p2

K p (T )

CO

 

pCO2

 

Если в реакции участвует всего один газообразный продукт, возникающий как результат разложения исходного твердого соединения, то равновесное давление этого газа называется давлением диссоциации химического соединения

BaCO3

(т)

ВаО (т) + СО2 (г)

 

 

 

 

 

 

K p (T ) pCO2