Химическое равновесие и закон действующих масс.

Если в результате химической реакции расходуется полностью хотя бы одно из реагирующих веществ, то реакция необратимая.

Наступление равновесия свидетельствует о том, что процесс протекает с одинаковой скоростью в обоих направлениях (динамическое равновесие).

Закон Д.М. для состояния равновесия: Отношение произведения Д.М. продуктов реакции к произведению Д.М. исходных веществ с учетом стехиохимических коэффициентов есть величина постоянная при данной Т и называется константой равновесия.

В случае гетерогенных реакций, в уравнение закона Д.М. входят только вещества, находящиеся в газо - или парообразном состоянии.

Растворы

Если привести в соприкосновение 2 или более веществ, то возможны следующие варианты процессов: 1) Химические; 2) Физические; 3) Физико-химические.

Образование растворов – физико-химический процесс. Растворы бывают: газовые, жидкие, твердые (по агрегатному состоянию).

В растворах различают растворитель и растворяемое вещество. Если вещества находятся в разных агрегатных состояниях, то растворитель – вещество, находящееся в одной фазе с полученным раствором. Если вещества находятся в одинаковых агрегатных состояниях, то растворитель то вещество, которого больше.

Электролиты – растворяемые вещества.

Характеристика растворов – концентрация. а) Разбавленный; б) Концентрированный (содержание р-ля и растворяемого в-ва сопоставимо).

Способы выражения концентрации растворов.

Концентрация – содержание растворяемого вещества, выраженное в единицах массы или количества, приходящиеся на единице массы или объема раствора или растворителя.

1. Массовая доля. - количество единиц массы растворенного вещества, содержащиеся в 100 единицах массы раствора.

2. Молярная концентрация. [Моль/литр] – количество моль растворенного вещества, содержащиеся в 1л раствора. 0.1М –децимолярный раствор, 0.2М – двухдецимолярный раствора, 0.01 – сантимолярный раствор, 0.001 – миллимолярный раствор.

3. Нормальная концентрация или нормальность. [моль экв/литр] Нормальность – количество моль эквивалентов растворенного вещества, содержащиеся в 1л раствора.

4. Молярная концентрация, молярность. . Молярность – количество моль раствора вещества, содержащееся в 1 кг растворителя.

5. Массовая доля. . . Молярная доля – отношение количества моль растворенного вещества к сумме моль всех веществ, составляющих раствор. [г/л]

Использование нормальных С позволяет рассчитывать V растворов, которые, будучи смешанными, провзаимодействуют без остатка.

Растворимость

Растворимость 1 в 2 обусловлено процессом диффузии, т.е. распределением молекул растворенного вещества в среде молекул растворителя. При этом энтропия системы растет, а энергия Гиббса уменьшается.

При достижении состояния равновесия .

Растворимость (S) – С насыщенного раствора. .

Перенасыщенные растворы – растворы, в которых содержание растворенного вещества больше насыщенного растворителя. Они неустойчивые ( )

Вещества хорошо растворимы, если С>1г/100г H₂O.

Мало растворимы, если

Нерастворимы, если .

Физико-химическая теория образования раствора (Сванге-Арениус).

Физико-химическая теория свидетельствует о том, что образование раствора – химический процесс. Подтверждение – очень часто компоненты нельзя разделить на составные части.

Процесс растворения сопровождается тепловым эффектом, поэтому Менделеев создал физико-химическую теорию образования растворов, согласно которой все процессы образования раствора находятся в состоянии термодинамического равновесия и подчиняются закону Д.М.

При растворении образуются вещества переменного состава – сольваты и гидраты.

Типы взаимодействия: 1) Дальнего порядка (межмолекулярные взаимодействия, ион-дипольные, диполь-дипольные, проявляющиеся на дальних расстояниях). 2) Специфическое взаимодействие (проявляется на близких расстояниях. Это взаимодействие обусловлено возникновением водородных и донорно-акцепторных химических связей, что связано с перестройкой электронных оболочек атома).

Объемные и энергетические эффекты образования растворов.

При растворении, частицы растворенного вещества распределяются между растворителем и объемом системы. (Если H₂O, то гидротация). . >0 в эндотермических, и <0 при экзотермических.

. , , 0 для твердых веществ.

При растворении газов , , .

Идеальные растворы - это растворы неэлектролитов и их очень разбавленные растворы.

Важные характеристики растворов: С, Р_н.п., Т_{крист-ии}, осмотическое давление. Р_н.п – пар, находящийся в равновесии с его жидкой фазой, когда

- 1 уравнение 1 закона Рауля.

- 2 уравнение 1 закона Рауля.

Относительное понижение давления насыщенного пара в растворителе для растворов равно молярной доле растворенного вещества.

Изменение Т_кип в растворах.

.

, когда . Для воды

.

Для воды

Изменение и зависит от числа частиц растворенного вещества и не зависит от природы растворителя.