3. Основные показатели химического процесса – степень превращения, выход продукта, селективность, скорость реакции.

Степень превращения – отношение количества превратившегося исходного вещества ( – ) к его первоначальному количеству . Для вещества А:

Селективность процесса показывает, какая доля превратившегося исходного вещества расходуется на образование заданного продукта.

Пусть из некоторого количества превращенного вещества ( ) в продукт превратилось часть, обозначенная как . Тогда селективность процесса по веществу можно выразить следующим уравнением:

Выход продукта показывает долю всего вещества, приходящуюся на образование данного продукта. Выход продукта для простой по схеме превращения реакции:

Скорость химической реакции – изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

4. Равновесие химических процессов.

Химические реакции делятся на необратимые и обратимые. Необратимые протекают только в прямом направлении (до полного израсходования одного из реагирующих веществ), обратимые протекают как в прямом, так и в обратном направлениях (при этом ни одно из реагирующих веществ не расходуется полностью). Процесс, протекающий слева направо, называют прямой реакцией, а противоположный процесс – обратной реакцией.

Состояние обратимого процесса, при котором скорости прямой и обратной реакции равны, называется химическим равновесием. Концентрации реагирующих веществ, которые устанавливаются при химическом равновесии, называются равновесными.

5. Принцип Ле Шателье.

Принцип Ле Шателье – если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия, то в системе усиливаются процессы, направленные в сторону противодействия изменениям.

6. Константа равновесия химической реакции.

Количественной характеристикой равновесного состояния является величина, называемая константой равновесия ( ). В состоянии равновесия состав системы не меняется, т.е. концентрации реагентов и продуктов реакции остаются постоянными (они называются равновесными).

Константа равновесия – термодинамическая функция, зависящая только от температуры:

где – универсальная газовая постоянная;

и – изменение энтальпии и энтропии при стандартном давлении.

7. Обратимые и необратимые процессы.

Обратимые реакции – химические реакции, протекающие одновременно в двух противоположных направлениях (прямом и обратном).

Необратимые реакции – реакции, при которых взятые вещества нацело превращаются в продукты реакции, не реагирующие между собой при данных условиях (например, разложение взрывчатых веществ, горение углеводородов, образование малодиссоциирующих соединений, выпадение осадка, образование газообразных веществ).

8. Равновесная степень превращения, ее зависимость от температуры, давления, концентраций реагентов.

Равновесная степень превращения ( ) – степень превращения исходных веществ в продукты реакции, отвечающая состоянию устойчивого равновесия системы. Равновесная степень превращения характеризует глубину протекания процесса, степень приближения его результатов к оптимальным.

Она функционально связана с константой равновесия, причем характер этой зависимости определяется порядком реакции.

Так, для реакции 1-го порядка:

или

для реакции 2-го порядка:

1. Влияние температуры.

Функциональная зависимость константы равновесия от температуры при постоянном давлении передается уравнением изобары Вант-Гоффа:

откуда следует, что так как , то и равновесная степень превращения зависит от температуры. Характер этой зависимости определяется знаком теплового эффекта реакции.

2. Влияние давления.

Характер влияния давления на равновесие химических реакций определяется знаком разности числа молей газообразных участников реакций или знаком изменения объема . Изменение давления существенно влияет на состояние равновесия в газообразных системах. Здесь возможны 3 случая:

1) Объем газообразной системы уменьшается ( );

2) Объем газообразной системы увеличивается ( );

3) Объем газообразной системы не изменяется.

3. Влияние концентрации.

В соответствии с принципом Ле Шателье введение в равновесную систему дополнительных количеств какого-либо вещества вызывает смещение равновесия в том направлении, при котором концентрация этого вещества уменьшается. Поэтому избыток исходных веществ смещает равновесие вправо; введение избытка продукта вызовет смещение равновесия влево.

Увеличивая концентрацию одного из реагентов (создавая его избыток), можно повысить степень превращения другого.