
- •1 Химическая кинетика
- •1.1 Основные понятия и законы
- •Факторы, влияющие на скорость химических реакций
- •Закон действующих масс (к. Гульдберг, п.Вааге, 1867г.)
- •Решение
- •1.2 Примеры решения задач:
- •1.2.1 Задачи с использованием закона действия масс Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •1.2.2 Задачи с использованием закона Вант-Гоффа
- •Пример 2
- •Решение
- •2 Химическое равновесие
- •2.1 Основные понятия и законы
- •Способы смещения равновесия
- •2.2 Примеры решения задач
- •2.2.1 Задачи с использованием константы химического равновесия Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •2.2.2 Задачи на смещение химического равновесия
- •2.2.2.1 По принципу Ле-Шателье Пример 1
- •Пример 2
- •Решение
- •2.2.2.2 На основании закона действия масс Пример
- •Решение:
- •3 Задачи для самостоятельного решения:
- •3.1 Скорость
- •3.2 Равновесие
- •4 Список литературы
2 Химическое равновесие
В химических реакциях исходные вещества не всегда полностью превращаются в продукты реакции. Это происходит потому, что по мере накопления продуктов реакции могут создаваться условия для протекания обратимойреакции в противоположном направлении. Например, если смешать пары иода с водородом при температуре 200 °С, то произойдет реакция:
Однако известно, что йодистый водород уже при нагревании до 180 °С начинает разлагаться на иод и водород:
.
Понятно, что в этих условиях не произойдет ни полного разложения НI, так как продукты реакции способны вновь реагировать между собой, ни полного образования йодистого водорода.
2.1 Основные понятия и законы
Обратимая химическая реакция – это реакция, в ходе которой происходят превращения как в прямом, так и в обратном направлениях, Первым, кто четко сформулировал представление об обратимости химических реакций, был К.Бертолле (1799). Участвуя в Египетской экспедиции Бонапарта, он обратил внимание на образование карбоната натрия в соляных озерах и пришел к заключению, что карбонат натрия образуется в результате взаимодействия между насыщенным раствором хлорида натрия и растворенным карбонатом кальция. Этот процесс обратен проводимой в лаборатории реакции между карбонатом натрия и растворенным хлоридом кальция с образованием карбоната кальция.
При написании уравнений обратимых реакций вместо знака равенства ставят две противоположно направленные стрелки. Уравнение рассмотренной выше обратимой реакции запишется следующим образом:
Реакцию, протекающую слева направо, называют прямой(константа скорости прямой реакции k1), справа налево —обратной(константа скорости обратной реакции k2).
В обратимых реакциях скорость прямой реакции вначале имеет максимальное значение, а затем уменьшается вследствие уменьшения концентрации исходных веществ, расходуемых на образование продуктов реакции. И наоборот, обратная реакция в начальный момент имеет минимальную скорость, которая увеличивается по мере увеличения концентрации продуктов реакции. Следовательно, скорость прямой реакции уменьшается, а обратной — увеличивается. Наконец, наступает такой момент, когда скорости прямой и обратной реакций становятся равными.
|
Рисунок 4 - График изменения скоростей прямой и обратной реакций во времени 1
V
V1-
скорость прямой реакции
V2-
скорость обратной реакции
V1=V2 – состояние химического
равновесия
V1 V1=V2
V2
(время)
Рисунок 5 - График изменения скоростей прямой и обратной реакций во времени 2
Химическое равновесие- состояние системы, в котором скорость прямой реакции (V1) равна скорости обратной реакции (V2). При химическом равновесии концентрации веществ остаются неизменными. Химическое равновесие имеет динамический характер: прямая и обратная реакции при равновесии не прекращаются. Положение равновесия можно определить, зная скорости прямой и обратной реакций. Уравнение обратимой реакции имеет вид
согласно закону действующих масс, скорости прямой реакции u1и обратнойu2соответственно запишутся следующим образом:
В равновесии скорости прямой и обратной реакций равны:
k1[A]m[B]n= k2[C]p[D]q.
Состояние химического равновесия количественно характеризуется константой равновесия, представляющей собой отношение констант прямой (K1) и обратной (K2) реакций. Преобразуем эту формулу и получим:
.
Константа равновесия зависит от температуры и природы реагирующих веществ. Чем больше константа равновесия, тем больше равновесие сдвинуто в сторону образования продуктов прямой реакции, т. е. численное значение константы равновесия характеризует тенденцию к осуществлению реакции или, другими словами, характеризует выход данной реакции. Так, при К >>1 выход реакции велик (равновесие смещено в сторону прямой реакции ), так как при этом
Понятно, что при К <<1 выход реакции мал (.равновесие смещено в сторону обратной реакции ).