- •2.Стехиометрические законы химии
- •3.Скорость химических реакций
- •4.Зависимость скорости от температуры. Понятие об энергии активации. Катализ.
- •5.Химическое равновесие
- •6.Тепловые эффекты химических реакций. Энтальпия. Закон Гесса.
- •7.Энтропия. Свободная энергия Гиббса. Термодинамический критерий направленности химического процесса.
- •11.Растворение как физико-химический процесс. Химическая теория растворов Менделеева.
- •9.Концентрация растворов. Растворимость, насыщенные и ненасыщенные растворы.
- •10.Идеальные растворы
- •11.Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация
- •12.Степень электролитической диссоциации
- •13.Ионное произведение воды
- •14.Кислотно-основные свойства веществ.Кислоты, основания и соли с точки зрения теории элд
- •15.Обменные реакции между ионами
- •16.Гидролиз солей
- •17.Электронная теория окисления-восстановления
- •18.Электродные потенциалы.Гальванический элемент
- •19.Электролиз расплавов и растворов
- •20.Электронное строение атома,эектронные формулы и квантовые ячейки.
- •21.Квантовые числа. Принцип Паули, принцип наименьшей энернии, правило Гунда
- •22.Ковалентная связь
- •23.Понятие о гибридизации связей. Кратные связи. Поляризация ковалентной связи. Электроотрицательность
- •24.Метод молекулярных орбиталей
- •25.Ионная связь как одна из составляющих реальной химической связи
- •26.Межмолекулярное взаимодействие
5.Химическое равновесие
Хим.равновесие-состояние системы,когда прям.и обр.реакции имеют один.скорости..В ходе процесса с уменьшением исходных веществ скорость прямой хим. реакции уменьшается, а скорость обратной с ростом СHIвозрастает. В какой-то момент времениtскорость прямой и обратной хим. реакций приравниваются Состояние системы не изменяется пока не подействуеют внеш.факторы(Р,Т,с).Количественно состояние равновесия хар-ся с помощ.константы равновесия. Константа равновесия – Константа,отражающая соотношение концентраций компонентов обратимой реакции в состоянии хим равновесия. (зависит только от С).Для каж обратим хим. реакции в конкр усл как бы хар-ет собой тот предел, до которого идет хим. реакция. .K=.Если(концентрация исх ↑)-необр реак;еслиравновесия смещается вправо- не протекает. Константа равновесия с изменением концентрации реагирующих веществ не изменяет своего значения. Дело в том, что изменение концентрации приводит лишь к смещению хим. равновесия в ту или иную сторону. При этом устанавливается новое равновесное состояние при той же константе. Истинное равновесиеможно сместить в ту или иную сторонц действием каких-либо факторов. Но при отмене действия этих факторов система возвращается в исходное состояние.Ложное- состояние системы неизменно во времени, но при изменении внеіиних условий в системе происходит необратимый процесс(В темнотеH2+Cl2существует, при освещении обр-сяHCl. При прекращении освещения не вернемH2иCl2).Изменение хотя бы одного из этих факторов приводит к смещению равновесия.Влияние различных факторов на состояние хим равн качественно описывается принципом смещения равновесия Ле Шателье (1884: при всяком внешнем воздействии на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, в ней протекают процессы, приводящие к уменьшению этого воздействия.
Константа равновесия
Константа равновесия показываетво сколько раз скорость прямой реакции больше или меньше скорости обратной реакции.
Константа равновесия– это отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции, взятых в степени их стехиометрических коэффициентов к произведению равновесных концентраций исходных веществ, взятых в степени их стехиометрических коэффициентов.
Величина константы равновесия зависит от природы реагирующих веществ и температуры, и не зависит от концентрации в момент равновесия, поскольку их отношение – всегда величина постоянная, численно равная константе равновесия. Если гомогенная реакция идет между веществами в растворе, то константа равновесия обозначается KС, а если между газами, то KР.
(6.6)
(6.7)
где РС, РD, РАи РВ– равновесные давления участников реакции.
Используя уравнение Клапейрона-Менделеева, можно определить связь между KРи KС
рV = nRT (6.8)
Перенесем объем в правую сторону
р = RT, т. е. р = CRT (6.9)
Подставим уравнение (6.9) в (6.7), для каждого реагента и упростим
, (6.10)
где Dn – изменение числа молей газообразных участников реакции
Dn = (с + d) – (а + в) (6.11)
Следовательно,
KР= КС(RT)Dn(6.12)
Из уравнения (6.12) видно, что KР= КС, если не меняется количество молей газообразных участников реакции (Dn = 0) или газы в системе отсутствуют.
Необходимо отметить, что в случае гетерогенного процесса концентрацию твердой или жидкой фазы в системе не учитывают.
Например, константа равновесия для реакции вида 2А + 3В = С + 4D, при условии, что все вещества газы и имеет вид
(6.13)
а если D – твердое, то
(6.14)
Константа равновесия имеет большое теоретическое и практическое значение. Численное значение константы равновесия позволяет судить о практической возможности и глубине протекания химической реакции.
104, то реакция необратима
Смещение равновесия. Принцип Ле-Шателье.
принцип Ле-Шателье(1884): если на систему, находящуюся в устойчивом химическом равновесии воздействовать извне, изменяя температуру, давление или концентрацию, то химическое равновесие смещается в том направлении, при котором эффект произведенного воздействия уменьшается.
Необходимо отметить, что катализатор не смещает химическое равновесие, а только ускоряет его наступление.
Рассмотрим влияние каждого фактора на смещение химического равновесия для реакции общего вида:
аA + вB = сC + dD ± Q.
Влияние изменения концентрации.Согласно принципу Ле-Шателье, увеличение концентрации одного из компонентов равновесной химической реакции приводит к сдвигу равновесия в сторону усиления той реакции, при которой происходит химическая переработка этого компонента. И наоборот, уменьшение концентрации одного из компонентов приводит к сдвигу равновесия в сторону образования этого компонента.
Таким образом, увеличение концентрации вещества А или В смещает равновесие в прямом направлении; увеличение концентрации вещества С или D смещает равновесие в обратном направлении; уменьшение концентрации А или В смещает равновесие в обратном направлении; уменьшение концентрации вещества С или D смещает равновесие в прямом направлении. (Схематично можно записать: CА или CВ®; CС или CD¬; ¯ CА или CВ¬; ¯ CС или CD®).
Влияние температуры.Общее правило, определяющее влияние температуры на равновесие, имеет следующую формулировку: повышение температуры способствует сдвигу равновесия в сторону эндотермической реакции (- Q); понижение температуры способствует сдвигу равновесия в сторону экзотермической реакции (+ Q).
Реакции, протекающие без тепловых эффектов, не смещают химического равновесия при изменении температуры. Повышение температуры в этом случае приводит лишь к более быстрому установлению равновесия, которое было бы достигнуто в данной системе и без нагревания, но за более длительное время.
Таким образом, в экзотермической реакции (+ Q) увеличение температуры приводит к сдвигу равновесия в обратном направлении и, наоборот, в эндотермической реакции (- Q) увеличение температуры приводит к сдвигу в прямом направлении, а уменьшение температуры – в обратном направлении. (Схематично можно записать: при +Q Т ¬; ¯Т ®; при -Q Т ®; ¯Т ¬).
Влияние давления.Как показывает опыт, давление оказывает заметное влияние на смещение только тех равновесных реакций, в которых участвуют газообразные вещества, и при этом изменение числа молей газообразных участников реакции (Dn) не равно нулю. При увеличении давления равновесие смещается в сторону той реакции, которая сопровождается образованием меньшего количества молей газообразных веществ, а при понижении давления – в сторону образования большего количества молей газообразных веществ.
Таким образом, если Dn = 0, то давление не влияет на смещение химического равновесия; если Dn < 0, то увеличение давления смещает равновесие в прямом направлении, уменьшение давления в сторону обратной реакции; если Dn > 0, то увеличение давления смещает равновесие в обратном направлении, а уменьшение давления – в сторону прямой реакции. (Схематично можно записать: при Dn = 0 Р не влияет; при Dn <0 Р®, ¯Р¬; при Dn >0 Р ¬, ¯Р ®). Принцип Ле-Шателье применим как к гомогенным, так и к гетерогенным системам и дает качественную характеристику сдвига равновесия.