53, 54 И 55 Процессы обратимые и необратимые. Химическое равновесие. Константа химического равновесия.

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Химические реакции часто являются двусторонними (обратимыми), т.е. могут протекать при данных условиях в двух противоположных направлениях (понятие обратимая реакция следует отличать от термодинамического понятия обратимый процесс; двусторонняя реакция обратима в термодинамическом смысле лишь в состоянии химического равновесия). Рассмотрим элементарную двустороннюю реакцию

nА + mВ <––>fD + cE

Скорость уменьшения концентрации вещества А при протекании прямой реакции определяется уравнением:

υ = k₁ с_Аⁿc_Bⁿ,

а скорость возрастания концентрации вещества А в результате протекания обратной реакции – уравнением:

υ = k₂ с_D^fc_E^c.

По мере протекания двусторонней реакции скорость прямой реакции уменьшается, скорость обратной реакции – увеличивается; в некоторый момент времени скорости прямой и обратной реакции становятся равными и концентрации реагентов перестают изменяться. Таким образом, в результате протекания в закрытой системе двусторонней реакции система достигает состояния химического равновесия; при этом константа равновесия будет равна отношению констант скоростей прямой и обратной реакции:

   ,                    

Пример. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы CO_(г) + H₂O_(г) ↔ CO_2(г) + H_2(г).

Решение. Из кинетического условия состояния химического равновесия (υ_пр = υ_обр) следует выражение для константы равновесия:

При изменении внешних условий (концентрации, температуры, давления) изменяются скорости реакции, и происходит смещение равновесия.

56 И 57. Принцип Ле- Шателье. Влияние темпер, концентрации, давления и катализатора на смещение равновесия

Согласно принципу Ле Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, воздействовать извне, то в системе происходят процессы, противодействующие данному изменению, то есть ослабляющие его воздействие.

а) повышение концентрации исходных веществ увеличивает скорость прямой реакции и равновесие смещается вправо, то есть увеличивается концентрация продуктов реакции при наступлении нового состояния равновесия.

б) при нагревании системы равновесие смещается в сторону процесса, идущего с поглощением тепла (эндотермического процесса), при охлаждении  в сторону экзотермического процесса (процесса, идущего с выделением тепла).

в) увеличение внешнего давления смещает равновесие в сторону образования меньшего числа молей газообразных веществ; уменьшение  в сторону большего числа молей газообразных веществ

IX

58 Общая характеристика растворов .

Растворы состоят из растворителя и одного или нескольких растворённых веществ, особенно важное значение имеют водные растворы.

Образование растворов происходит самопроизвольно, следовательно, изменение энергии Гиббса растворения: Δ G_{растворения} < 0.

Растворение кристаллических веществ обычно идёт с поглощением теплоты и сопровождается увеличением энтропии, поэтому их растворению способствуют высокие температуры. Растворение газов ─ процесс экзотермический, идёт с уменьшением энтропии и уменьшается с увеличением температуры.