Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

ХИМИЧЕСКОЕ И ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ



 

Большинство химических реакций является обратимыми, т.е. они протекают одновременно в двух противоположных направлениях – прямом (®) и обратном (), например:

N2(г) + 3Н2(г) « 2NH3(г)

Состояние системы, при котором скорости прямой и обратной реакций равны, называется химическим равновесием. В состоянии равновесия концентрации реагентов и продуктов постоянны; их называют равновесными и обозначают квадратными скобками [ ].

Для приведенной реакции условие химического равновесия запишется так:

Любое химическое равновесие количественно характеризуется константой равновесия – это отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ, возведенных в степени, равные стехиометрическим коэффициентам. Для реакции в общем виде:

aA + bB « dD + fF

константа химического равновесия, выраженная через молярные концентрации веществ, запишется так:

(1)

Уравнение (1) является выражением закона действия масс для обратимых реакций.

Если реакция протекает в газовой фазе, то константа равновесия рассчитывается через равновесные парциальные давления. Например, для вышеприведенной реакции синтеза аммиака:

(2)

Константа равновесия зависит от природы реагирующих веществ, температуры, но не зависит от концентрации реагентов. Значение константы равновесия определяет глубину превращения исходных веществ в продукты реакции. При Кс>>1 равновесие обратимой реакции смещено в сторону прямой реакции, т.е. реакция дает большой выход продуктов. При Kc<<1 выход продуктов очень мал и равновесие смещено в сторону исходных веществ.

Каждое химическое равновесие устанавливается при определенных условиях: концентрациях, температуре, давлении для газов. Изменение одного из параметров приводит к нарушению и смещению равновесия. Направление смещения равновесия определяется правилом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, то равновесие системы сместится в сторону той реакции, которая ослабляет это воздействие.

1. При уменьшении концентрации одного из веществ равновесие смещается в сторону реакции, которая образует это вещество. При увеличении концентрации вещества равновесие смещается в сторону реакции, которая расходует это вещество.

2. Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции, а понижение – в сторону экзотермической реакции.

3. Изменение давления оказывает влияние на равновесие в том случае, если в реакции участвуют газообразные вещества. При повышении внешнего давления равновесие смещается в сторону той реакции, которая сопровождается уменьшением количества газообразных веществ, т.е. уменьшением объема. Наоборот, при понижении внешнего давления равновесие смещается в сторону увеличения количества газообразных веществ, т.е. увеличения объема.

 

Пример 1. При синтезе аммиака

N2(г) + 3Н2(г) « 2NH3(г)

Равновесие установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ, моль/л:

[N2]=2,5; [H2]=1,8; [NH3]=3,6.

Рассчитайте константу равновесия этой реакции и начальные концентрации азота и водорода.