Доколку надворешните услови хемиски процесне се менуваат, тогаш состојбата на хемиска рамнотежа може да се одржува на неодредено време. Со менување на условите за реакција (температура, притисок, концентрација) може да постигнете поместување или поместување на хемиската рамнотежа во потребната насока.
Поместувањето на рамнотежата надесно доведува до зголемување на концентрацијата на супстанциите чии формули се на десната страна на равенката. Поместувањето на рамнотежата налево ќе доведе до зголемување на концентрацијата на супстанциите чии формули се лево. Во овој случај, системот ќе премине во нова состојба на рамнотежа, која се карактеризира со други вредности на рамнотежни концентрации на учесниците во реакцијата.
Промената на хемиската рамнотежа предизвикана од променливите услови го почитува правилото формулирано во 1884 година од францускиот физичар А. Ле Шателје (принципот на Ле Шателје).
Принципот на Ле Шателје:ако системот во состојба на хемиска рамнотежа е подложен на какво било влијание, на пример, со промена на температурата, притисокот или концентрациите на реагенсите, тогаш рамнотежата ќе се помести во насока на реакцијата што го ослабува ефектот .
Ефектот на промените во концентрацијата врз промената на хемиската рамнотежа.
Според принципот на Ле Шателје Зголемувањето на концентрацијата на кој било од учесниците во реакцијата предизвикува промена на рамнотежата кон реакцијата што доведува до намалување на концентрацијата на оваа супстанца.
Влијанието на концентрацијата врз состојбата на рамнотежа е предмет на следниве правила:
Како што се зголемува концентрацијата на една од почетните супстанции, брзината на напредната реакција се зголемува и рамнотежата се поместува кон формирање на реакциони производи и обратно;
Како што се зголемува концентрацијата на еден од производите на реакцијата, брзината на обратната реакција се зголемува, што доведува до промена на рамнотежата во насока на формирање на почетните супстанции и обратно.
На пример, ако во рамнотежен систем:
SO 2 (g) + NO 2 (g) SO 3 (g) + NO (g)
зголемете ја концентрацијата на SO 2 или NO 2, а потоа, во согласност со законот за масовно дејство, брзината на директната реакција ќе се зголеми. Ова ќе доведе до поместување на рамнотежата надесно, што ќе доведе до потрошувачка на почетни супстанции и зголемување на концентрацијата на реакционите производи. Ќе се воспостави нова рамнотежна состојба со нови рамнотежни концентрации на почетните супстанции и производите на реакцијата. Кога концентрацијата на, на пример, еден од производите на реакцијата се намалува, системот ќе реагира на таков начин што ќе ја зголеми концентрацијата на производот. Предноста ќе биде дадена на директната реакција, што доведува до зголемување на концентрацијата на реакционите производи.
Влијанието на промените на притисокот врз поместувањето на хемиската рамнотежа.
Според принципот на Ле Шателје зголемувањето на притисокот доведува до поместување на рамнотежата кон формирање на помалку гасовити честички, т.е. кон помал волумен.
На пример, во реверзибилна реакција:
2NO 2 (g) 2NO (g) + O 2 (g)
од 2 mol NO 2 се формираат 2 mol NO и 1 mol O 2. Стоихиометриски коефициенти пред формули гасовити материиукажуваат на тоа дека појавата на напредна реакција доведува до зголемување на бројот на молови на гасови, а појавата на обратна реакција, напротив, го намалува бројот на молови на гасовита супстанција. Ако на таков систем се изврши надворешно влијание со, на пример, зголемување на притисокот, тогаш системот ќе реагира на таков начин што ќе го ослабне ова влијание. Притисокот може да се намали ако рамнотежата на дадена реакција се помести кон помал бројмолови гасовита супстанција, а со тоа и помал волумен.
Напротив, зголемувањето на притисокот во овој систем е поврзано со поместување на рамнотежата надесно - кон распаѓање на NO 2, со што се зголемува количината на гасовита материја.
Ако бројот на молови на гасовити материи пред и по реакцијата остане константен, т.е. волуменот на системот не се менува за време на реакцијата, тогаш промената на притисокот подеднакво ги менува стапките на напредните и обратните реакции и не влијае на состојбата на хемиската рамнотежа.
На пример, во реакција:
H 2 (g) + Cl 2 (g) 2HCl (g),
вкупниот број на молови на гасовити материи пред и по реакцијата останува константен и притисокот во системот не се менува. Рамнотежата во овој систем не се менува кога се менува притисокот.
Влијанието на температурните промени врз поместувањето на хемиската рамнотежа.
Во секоја реверзибилна реакција, една од насоките одговара на егзотермичен процес, а другата на ендотермичен процес. Значи, во реакцијата на синтеза на амонијак, напредната реакција е егзотермна, а обратната реакција е ендотермична.
N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) + Q (-ΔH).
Кога температурата се менува, стапките и на напредните и на обратните реакции се менуваат, меѓутоа, промената на стапките не се јавува кај во ист степен. Според равенката Арениус во во поголема мераЕндотермична реакција, која се карактеризира со голема вредностенергии за активирање.
Затоа, за да се процени влијанието на температурата врз насоката на поместување на хемиската рамнотежа, неопходно е да се знае термичкиот ефект на процесот. Може да се определи експериментално, на пример, со помош на калориметар или да се пресмета врз основа на законот на Г. Хес. Треба да се напомене дека промената на температурата доведува до промена на вредноста на константата на хемиската рамнотежа (K p).
Според принципот на Ле Шателје Зголемувањето на температурата ја менува рамнотежата кон ендотермична реакција. Како што температурата се намалува, рамнотежата се поместува кон егзотермната реакција.
Така, зголемување на температуратаво реакцијата на синтеза на амонијак ќе доведе до промена на рамнотежата кон ендотермичнареакции, т.е. на лево. Предноста е дадена на обратната реакција, која се јавува со апсорпција на топлина.
Хемиска рамнотежа- состојбата на системот кога директната и обратната реакција имаат иста брзина.. При процесот со намалување на почетните материи брзината на директната хемикалија. реакцијата се намалува, а брзината на обратната реакција се зголемува со зголемување на CHI. Во одреден момент во времето, брзината на напредната и обратната хемија. Реакциите се еднакви Состојбата на системот не се менува додека не дејствуваат надворешни фактори (P, T, c) Квантитативно, состојбата на рамнотежа се карактеризира со помош на константата на рамнотежа. Константа на рамнотежа – Константа , одразувајќи го односот на концентрациите на компонентите на реверзибилна реакција во состојба на хемиска рамнотежа. (зависи само од C За секој, ја менуваме хемијата). се чини дека реакциите во специфични услови ја карактеризираат границата до која оди хемикалијата. реакција. .K=.Ако (концентрација ref) - нема реакција ако рамнотежата се помести надесно - не продолжува; Константата на рамнотежа не ја менува својата вредност со промените во концентрацијата на реактантите. Факт е дека промената на концентрацијата води само до промена на хемискиот состав. рамнотежа во една или друга насока. Во овој случај, нова рамнотежна состојба се воспоставува во истата константа . Вистинска рамнотежаможе да се префрли на една или друга страна со дејство на какви било фактори. Но, кога овие фактори се откажани, системот се враќа во првобитната состојба. Неточно- состојбата на системот е непроменета со текот на времето, но кога се менуваат надворешните услови, во системот се јавува неповратен процес (Во мракот постои H 2 + Cl 2, кога е осветлено, се формира HCl. Кога осветлувањето ќе престане, H 2 и Cl 2 нема да се врати Промена на барем еден од овие фактори доведува до промена на рамнотежата. при секое надворешно влијание врз систем кој е во состојба на хемиска рамнотежа, во него се случуваат процеси кои доведуваат до намалување на ова влијание.
Константа на рамнотежа
Константата на рамнотежа покажуваКолку пати брзината на напредната реакција е поголема или помала од брзината на обратната реакција?
Константа на рамнотежае односот на производот од рамнотежните концентрации на реакционите производи, земен на моќта на нивните стехиометриски коефициенти, на производот од рамнотежните концентрации на почетните супстанции, земен до моќта на нивните стехиометриски коефициенти.
Вредноста на константата на рамнотежа зависи од природата на реактантите и температурата и не зависи од концентрацијата во моментот на рамнотежа, бидејќи нивниот однос е секогаш константна вредност, нумерички еднаков на константата на рамнотежа. Ако се појави хомогена реакција помеѓу супстанциите во растворот, тогаш константата на рамнотежа се означува K C, а ако помеѓу гасови, тогаш K R.
каде Р С, Р D, Р А и Р В се рамнотежни притисоци на учесниците во реакцијата.
Користејќи ја равенката Клапејрон-Менделеев, можно е да се одреди односот помеѓу K P и K C
Ајде да ја преместиме јачината на звукот на десната страна
p = RT, т.е. p = CRT (6,9)
Да ја замениме равенката (6.9) во (6.7) за секој реагенс и да го поедноставиме
,
(6.10)
каде што Dn е промената на бројот на молови на учесници во гасовитата реакција
Dn = (c + г) – (а + в) (6.11)
Оттука,
K P = K C (RT) Dn (6.12)
Од равенката (6.12) е јасно дека K P = K C ако бројот на молови на гасовити учесници во реакцијата не се промени (Dn = 0) или нема гасови во системот.
Треба да се напомене дека во случај на хетероген процес, концентрацијата на цврстата или течната фаза во системот не се зема предвид.
На пример, константата на рамнотежа за реакција од формата 2A + 3B = C + 4D, под услов сите супстанции да се гасови и да имаат форма
и ако D е цврсто, тогаш
Константата на рамнотежа има голема теоретска и практично значење. Нумеричката вредност на константата на рамнотежа ни овозможува да судиме за практичната можност и длабочината на хемиската реакција.
10 4, тогаш реакцијата е неповратна
Поместување на рамнотежата. Принципот на Ле Шателје.
Принципот на Ле Шателје (1884): ако системот кој е во стабилна хемиска рамнотежа е под влијание однадвор со промена на температурата, притисокот или концентрацијата, тогаш хемиската рамнотежа се поместува во насоката во која се намалува ефектот на ефектот.
Треба да се напомене дека катализаторот не ја поместува хемиската рамнотежа, туку само го забрзува нејзиниот почеток.
Да го разгледаме влијанието на секој фактор врз промената на хемиската рамнотежа за општа реакција:
aA + bB = cC + г D±Q.
Ефект на промени во концентрацијата.Според принципот на Ле Шателје, зголемувањето на концентрацијата на една од компонентите на рамнотежна хемиска реакција доведува до промена на рамнотежата кон интензивирање на реакцијата во која се случува хемиската обработка на оваа компонента. Спротивно на тоа, намалувањето на концентрацијата на една од компонентите доведува до промена на рамнотежата кон формирањето на оваа компонента.
Така, зголемувањето на концентрацијата на супстанцијата А или Б ја поместува рамнотежата во напредна насока; зголемувањето на концентрацијата на супстанцијата C или D ја поместува рамнотежата во спротивна насока; намалувањето на концентрацијата на А или Б ја поместува рамнотежата во спротивна насока; намалувањето на концентрацијата на супстанцијата C или D ја поместува рамнотежата во насока нанапред. (Шематски можете да напишете: C A или C B ®; C C или C D ¬; ¯ C A или C B ¬; ¯ C C или C D ®).
Ефект на температурата.Општото правило кое го одредува ефектот на температурата врз рамнотежата ја има следната формулација: зголемувањето на температурата промовира поместување на рамнотежата кон ендотермичката реакција (- Q); намалувањето на температурата промовира промена на рамнотежата кон егзотермната реакција (+ Q).
Реакциите што се случуваат без термички ефекти не ја менуваат хемиската рамнотежа кога температурата се менува. Зголемувањето на температурата во овој случај само доведува до побрзо воспоставување на рамнотежа, што би се постигнало во даден систем без греење, но подолго време.
Така, во егзотермна реакција (+ Q), зголемувањето на температурата доведува до поместување на рамнотежата во спротивна насока, и, обратно, во ендотермна реакција (- Q), зголемувањето на температурата доведува до поместување на насока напред и намалување на температурата во спротивна насока. (Шематски можеме да напишеме: на +Q Т ¬; ¯Т ®; на -Q Т ®; ¯Т ¬).
Ефект на притисок.Како што покажува искуството, притисокот има забележлив ефект врз поместувањето само на оние реакции на рамнотежа во кои учествуваат гасовити супстанции, а во исто време, промената на бројот на молови на гасните учесници во реакцијата (Dn) не е еднаква на нула. Како што се зголемува притисокот, рамнотежата се поместува кон реакцијата која е придружена со формирање на помалку молови гасовити материи, а како што се намалува притисокот, кон формирање на поголем број молови гасовити материи.
Така, ако Dn = 0, тогаш притисокот не влијае на поместувањето на хемиската рамнотежа; ако Дн< 0, то увеличение давления смещает равновесие в прямом направлении, уменьшение давления в сторону обратной реакции; если Dn >0, тогаш зголемувањето на притисокот ја поместува рамнотежата во спротивна насока, а намалувањето на притисокот ја поместува кон напредната реакција. (Шематски можеме да напишеме: на Dn = 0 P нема ефект; на Dn<0 Р®, ¯Р¬; при Dn >0 Р¬, ¯Р ®). Принципот на Ле Шателие е применлив и за хомогени и за хетерогени системи и обезбедува квалитативна карактеристика на промената на рамнотежата.
Хемиска рамнотежаи принципите на неговото поместување (принципот на Ле Шателје)
ВО реверзибилни реакциипод одредени услови, може да дојде до состојба на хемиска рамнотежа. Ова е состојба во која станува стапката на обратна реакција еднаква брзинадиректна реакција. Но, за да се помести рамнотежата во една или друга насока, неопходно е да се променат условите за реакцијата. Принципот на поместување на рамнотежата е принципот на Ле Шателје.
Клучните точки:
1. Надворешно влијаниена систем кој е во состојба на рамнотежа, доведува до поместување на оваа рамнотежа во насоката во која ефектот на произведениот удар е ослабен.
2. Кога се зголемува концентрацијата на една од супстанците кои реагираат, рамнотежата се поместува кон потрошувачката на оваа супстанца кога концентрацијата се намалува, рамнотежата се поместува кон формирањето на оваа супстанца;
3. Со зголемување на притисокот, рамнотежата се поместува кон намалување на количината на гасовити материи, односно кон намалување на притисокот; кога притисокот се намалува, рамнотежата се поместува кон зголемување на количините на гасовити материи, односно кон зголемување на притисокот. Ако реакцијата се одвива без промена на бројот на молекули на гасовити материи, тогаш притисокот не влијае на рамнотежната положба во овој систем.
4. Кога температурата се зголемува, рамнотежата се поместува кон ендотермичката реакција, а кога температурата се намалува, кон егзотермната реакција.
За принципите му благодариме на прирачникот „Почетоци на хемијата“ Кузменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А.
Задачи за унифициран државен испит за хемиска рамнотежа (поранешен А21)
Задача бр. 1.
H2S(g) ↔ H2(g) + S(g) - Q
1. Зголемен притисок
2. Зголемување на температурата
3. Намален притисок
Објаснување:Прво, да ја разгледаме реакцијата: сите супстанции се гасови, а на десната страна има две молекули на производи, а на левата страна има само една, реакцијата е исто така ендотермична (-Q). Затоа, да ја разгледаме промената на притисокот и температурата. Ни треба рамнотежата за да се префрли кон производите на реакцијата. Ако го зголемиме притисокот, тогаш рамнотежата ќе се префрли кон намалување на волуменот, односно кон реактантите - ова не ни одговара. Ако ја зголемиме температурата, тогаш рамнотежата ќе се префрли кон ендотермната реакција, во нашиот случај кон производите, што и се бараше. Точниот одговор е 2.
Задача бр. 2.
Хемиска рамнотежа во системот
SO3 (g) + NO (g) ↔ SO2 (g) + NO2 (g) - Q
ќе се префрли кон формирање на реагенси кога:
1. Зголемување на концентрацијата на NO
2. Зголемување на концентрацијата на SO2
3. Температурата се зголемува
4. Зголемен притисок
Објаснување:сите супстанции се гасови, но волумените на десната и левата страна на равенката се исти, така што притисокот нема да влијае на рамнотежата во системот. Размислете за промена на температурата: како што температурата се зголемува, рамнотежата се поместува кон ендотермичката реакција, токму кон реактантите. Точниот одговор е 3.
Задача бр.3.
Во системот
2NO2(g) ↔ N2O4(g) + Q
промената на рамнотежата налево ќе придонесе
1. Зголемување на притисокот
2. Зголемување на концентрацијата на N2O4
3. Пад на температурата
4. Воведување на катализатор
Објаснување:Да обрнеме внимание на фактот дека волумените на гасовити материи на десната и левата страна на равенката не се еднакви, затоа промената на притисокот ќе влијае на рамнотежата во овој систем. Имено, со зголемување на притисокот, рамнотежата се поместува кон намалување на количината на гасовити материи, односно надесно. Ова не ни одговара. Реакцијата е егзотермна, затоа промената на температурата ќе влијае на рамнотежата на системот. Како што температурата се намалува, рамнотежата ќе се префрли кон егзотермната реакција, односно, исто така, надесно. Како што се зголемува концентрацијата на N2O4, рамнотежата се поместува кон потрошувачката на оваа супстанца, односно налево. Точниот одговор е 2.
Задача бр.4.
Во реакција
2Fe(s) + 3H2O(g) ↔ 2Fe2O3(s) + 3H2(g) - Q
рамнотежата ќе се помести кон производите на реакцијата кога
1. Зголемен притисок
2. Додавање катализатор
3. Додавање на железо
4. Додавање вода
Објаснување:бројот на молекули во десниот и левиот дел е ист, така што промената на притисокот нема да влијае на рамнотежата во овој систем. Ајде да размислиме за зголемување на концентрацијата на железо - рамнотежата треба да се префрли кон потрошувачката на оваа супстанција, односно надесно (кон производите на реакцијата). Точниот одговор е 3.
Задача бр.5.
Хемиска рамнотежа
H2O(l) + C(t) ↔ H2(g) + CO(g) - Q
ќе се префрли кон формирање на производи во случајот
1. Зголемен притисок
2. Зголемување на температурата
3. Зголемување на времето на процесот
4. Апликации за катализатори
Објаснување:промената на притисокот нема да влијае на рамнотежата во даден систем, бидејќи не сите супстанции се гасовити. Како што се зголемува температурата, рамнотежата се поместува кон ендотермичката реакција, односно надесно (кон формирање на производи). Точниот одговор е 2.
Задача бр.6.
Како што се зголемува притисокот, хемиската рамнотежа ќе се префрли кон производите во системот:
1. CH4(g) + 3S(s) ↔ CS2(g) + 2H2S(g) - Q
2. C(t) + CO2 (g) ↔ 2CO (g) - Q
3. N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) + Q
4. Ca(HCO3)2(t) ↔ CaCO3(t) + CO2(g) + H2O(g) - Q
Објаснување:реакциите 1 и 4 не се засегнати од промените во притисокот, бидејќи не сите супстанции кои учествуваат во равенката 2, бројот на молекулите на десната и левата страна е ист, така што притисокот нема да влијае; Равенката 3 останува да провериме: со зголемување на притисокот, рамнотежата треба да се префрли кон намалување на количините на гасовити материи (4 молекули десно, 2 молекули лево), односно кон производите на реакцијата. Точниот одговор е 3.
Задача бр.7.
Не влијае на промената на рамнотежата
H2 (g) + I2 (g) ↔ 2HI (g) - Q
1. Зголемување на притисокот и додавање катализатор
2. Покачување на температурата и додавање на водород
3. Намалување на температурата и додавање на водород јодид
4. Додавање на јод и додавање на водород
Објаснување:во десниот и левиот дел количините на гасовити материи се исти, така што промената на притисокот нема да влијае на рамнотежата во системот, а додавањето катализатор исто така нема да влијае, бидејќи штом додадеме катализатор, директната реакцијата ќе се забрза, а потоа веднаш ќе се врати обратната и рамнотежата во системот. Точниот одговор е 1.
Задача бр.8.
Да се помести рамнотежата во реакција надесно
2NO(g) + O2(g) ↔ 2NO2(g); ΔH°<0
се бара
1. Воведување на катализатор
2. Намалување на температурата
3. Намалете го притисокот
4. Намалена концентрација на кислород
Објаснување:намалувањето на концентрацијата на кислород ќе доведе до поместување на рамнотежата кон реактантите (лево). Намалувањето на притисокот ќе ја префрли рамнотежата кон намалување на количината на гасовити материи, односно надесно. Точниот одговор е 3.
Задача бр.9.
Принос на производот во егзотермна реакција
2NO (g) + O2 (g) ↔ 2NO2 (g)
со истовремено зголемување на температурата и намалување на притисокот
1. Зголемете
2. Ќе се намали
3. Нема да се промени
4. Прво ќе се зголеми, па потоа ќе се намали
Објаснување:кога температурата се зголемува, рамнотежата се поместува кон ендотермната реакција, односно кон производите, а кога притисокот се намалува, рамнотежата се поместува кон зголемување на количините на гасовити материи, односно и налево. Затоа, приносот на производот ќе се намали. Точниот одговор е 2.
Задача бр.10.
Зголемување на приносот на метанол во реакцијата
CO + 2H2 ↔ CH3OH + Q
промовира
1. Зголемување на температурата
2. Воведување на катализатор
3. Воведување на инхибитор
4. Зголемен притисок
Објаснување:со зголемување на притисокот, рамнотежата се поместува кон ендотермичката реакција, односно кон реактантите. Зголемувањето на притисокот ја поместува рамнотежата кон намалување на количините на гасовити материи, односно кон формирање на метанол. Точниот одговор е 4.
Задачи за независно решение (одговори подолу)
1. Во системот
CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g) + П
промената на хемиската рамнотежа кон реакционите продукти ќе биде олеснета со
1. Намалување на притисокот
2. Зголемување на температурата
3. Зголемување на концентрацијата на јаглерод моноксид
4. Зголемување на концентрацијата на водород
2. Во кој систем, кога притисокот се зголемува, рамнотежата се поместува кон производите на реакцијата?
1. 2СО2 (g) ↔ 2СО2 (g) + O2 (g)
2. C2H4(g) ↔ C2H2(g) + H2(g)
3. PCl3 (g) + Cl2 (g) ↔ PCl5 (g)
4. H2(g) + Cl2(g) ↔ 2HCl(g)
3. Хемиска рамнотежа во системот
2HBr(g) ↔ H2(g) + Br2(g) - Q
ќе се префрли кон производите на реакцијата кога
1. Зголемен притисок
2. Зголемување на температурата
3. Намален притисок
4. Користење на катализатор
4. Хемиска рамнотежа во системот
C2H5OH + CH3COOH ↔ CH3COOC2H5 + H2O + П
се поместува кон производите на реакцијата кога
1. Додавање вода
2. Намалување на концентрацијата на оцетна киселина
3. Зголемување на концентрацијата на етер
4. При отстранување на естер
5. Хемиска рамнотежа во системот
2NO(g) + O2(g) ↔ 2NO2(g) + Q
се поместува кон формирање на реакциониот производ на
1. Зголемен притисок
2. Зголемување на температурата
3. Намален притисок
4. Примена на катализатор
6. Хемиска рамнотежа во системот
CO2(g) + C(s) ↔ 2СО(g) - Q
ќе се префрли кон производите на реакцијата кога
1. Зголемен притисок
2. Намалување на температурата
3. Зголемување на концентрацијата на CO
4. Температурата се зголемува
7. Промените во притисокот нема да влијаат на состојбата на хемиската рамнотежа во системот
1. 2NO (g) + O2 (g) ↔ 2NO2 (g)
2. N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)
3. 2CO(g) + O2(g) ↔ 2CO2(g)
4. N2 (g) + O2 (g) ↔ 2NO (g)
8. Во кој систем, со зголемен притисок, хемиската рамнотежа ќе се помести кон почетните материи?
1. N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) + Q
2. N2O4 (g) ↔ 2NO2 (g) - Q
3. CO2 (g) + H2 (g) ↔ CO (g) + H2O (g) - Q
4. 4HCl(g) + O2(g) ↔ 2H2O(g) + 2Cl2(g) + Q
9. Хемиска рамнотежа во системот
С4Н10(g) ↔ С4Н6(g) + 2Н2(g) - Q
ќе се префрли кон производите на реакцијата кога
1. Зголемување на температурата
2. Намалување на температурата
3. Користење на катализатор
4. Намалување на концентрацијата на бутан
10. За состојбата на хемиска рамнотежа во системот
H2 (g) + I2 (g) ↔ 2HI (g) -Q
не влијае
1. Зголемување на притисокот
2. Зголемување на концентрацијата на јод
3. Зголемување на температурата
4. Намалете ја температурата
Задачи за 2016 година
1. Воспоставете кореспонденција помеѓу равенката на хемиска реакција и поместувањето на хемиската рамнотежа со зголемен притисок во системот.
Равенка за реакција Поместување на хемиската рамнотежа
А) N2(g) + O2(g) ↔ 2NO(g) - Q 1. Се поместува кон директната реакција
Б) N2O4(g) ↔ 2NO2(g) - Q 2. Се поместува кон обратна реакција
Б) CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g) - Q 3. Нема поместување во рамнотежата
Г) Fe3O4(s) + 4CO(g) ↔ 3Fe(s) + 4CO2(g) + Q
2. Воспоставете кореспонденција помеѓу надворешните влијанија врз системот:
CO2(g) + C(s) ↔ 2СО(g) - Q
и промена на хемиската рамнотежа.
A. Зголемување на концентрацијата на CO 1. Се префрла кон директна реакција
Б. Намалување на притисокот 3. Не доаѓа до поместување на рамнотежата
3. Воспоставете кореспонденција помеѓу надворешните влијанија врз системот
HCOOH(l) + C5H5OH(l) ↔ HCOOC2H5(l) + H2O(l) + Q
Надворешно влијание Поместување во хемиската рамнотежа
А. Додавање на HCOOH 1. Се поместува кон директна реакција
Б. Разредување со вода 3. Не доаѓа до поместување на рамнотежата
D. Зголемување на температурата
4. Воспоставете кореспонденција помеѓу надворешните влијанија врз системот
2NO(g) + O2(g) ↔ 2NO2(g) + Q
и промена на хемиската рамнотежа.
Надворешно влијание Поместување во хемиската рамнотежа
A. Намалување на притисокот 1. Се поместува кон напредната реакција
Б. Зголемување на температурата 2. Се поместува кон обратна реакција
Б. Зголемување на температурата на NO2 3. Не се јавува поместување на рамнотежата
D. Додавање на О2
5. Воспоставете кореспонденција помеѓу надворешните влијанија врз системот
4NH3(g) + 3O2(g) ↔ 2N2(g) + 6H2O(g) + Q
и промена на хемиската рамнотежа.
Надворешно влијание Поместување во хемиската рамнотежа
A. Намалување на температурата 1. Префрлете се на директна реакција
Б. Зголемување на притисокот 2. Се поместува кон обратна реакција
Б. Зголемување на концентрацијата во амонијак 3. Не се јавува промена во рамнотежата
D. Отстранување на водена пареа
6. Воспоставете кореспонденција помеѓу надворешните влијанија врз системот
WO3(s) + 3H2(g) ↔ W(s) + 3H2O(g) +Q
и промена на хемиската рамнотежа.
Надворешно влијание Поместување во хемиската рамнотежа
А. Зголемување на температурата 1. Се префрла кон директна реакција
Б. Зголемување на притисокот 2. Се поместува кон обратна реакција
Б. Употреба на катализатор 3. Нема поместување во рамнотежата
D. Отстранување на водена пареа
7. Воспоставете кореспонденција помеѓу надворешните влијанија врз системот
С4Н8(g) + Н2(g) ↔ С4Н10(g) + Q
и промена на хемиската рамнотежа.
Надворешно влијание Поместување во хемиската рамнотежа
A. Зголемување на концентрацијата на водород 1. Се префрла кон директна реакција
Б. Зголемување на температурата 2. Се поместува кон обратна реакција
Б. Зголемување на притисокот 3. Не доаѓа до поместување на рамнотежата
D. Употреба на катализатор
8. Воспоставете кореспонденција помеѓу равенката на хемиска реакција и истовремена промена на параметрите на системот, што доведува до поместување на хемиската рамнотежа кон директна реакција.
Равенка за реакција Менување на параметрите на системот
A. H2(g) + F2(g) ↔ 2HF(g) + Q 1. Зголемување на температурата и концентрацијата на водород
B. H2(g) + I2(s) ↔ 2HI(g) -Q 2. Намалување на температурата и концентрацијата на водород
B. CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g) + Q 3. Зголемување на температурата и намалување на концентрацијата на водород
D. C4H10(g) ↔ C4H6(g) + 2H2(g) -Q 4. Намалување на температурата и зголемување на концентрацијата на водород
9. Воспоставете кореспонденција помеѓу равенката на хемиска реакција и поместувањето на хемиската рамнотежа со зголемен притисок во системот.
Равенка на реакцијата Поместување на насоката на хемиската рамнотежа
A. 2HI(g) ↔ H2(g) + I2(s) 1. Се поместува кон директната реакција
B. C(g) + 2S(g) ↔ CS2(g) 2. Се поместува кон обратна реакција
Б. C3H6(g) + H2(g) ↔ C3H8(g) 3. Нема поместување во рамнотежата
G. H2(g) + F2(g) ↔ 2HF(g)
10. Воспоставете кореспонденција помеѓу равенката на хемиска реакција и истовремена промена на условите за нејзино спроведување, што доведува до поместување на хемиската рамнотежа кон директна реакција.
Равенка на реакција Промена на условите
A. N2(g) + H2(g) ↔ 2NH3(g) + Q 1. Зголемување на температурата и притисокот
B. N2O4 (l) ↔ 2NO2 (g) -Q 2. Намалување на температурата и притисокот
B. CO2(g) + C(s) ↔ 2CO(g) + Q 3. Зголемување на температурата и намалување на притисокот
D. 4HCl(g) + O2(g) ↔ 2H2O(g) + 2Cl2(g) + Q 4. Намалување на температурата и зголемување на притисокот
Одговори: 1 - 3, 2 - 3, 3 - 2, 4 - 4, 5 - 1, 6 - 4, 7 - 4, 8 - 2, 9 - 1, 10 - 1
1. 3223
2. 2111
3. 1322
4. 2221
5. 1211
6. 2312
7. 1211
8. 4133
9. 1113
10. 4322
За задачите им благодариме на збирките вежби за 2016, 2015, 2014, 2013, автори:
Кавернина А.А., Добротина Д.Ју., Снастина М.Г., Савинкина Е.В., Живеинова О.Г.
Проучувањето на параметрите на системот, вклучувајќи ги почетните материјали и производите на реакцијата, овозможува да се открие кои фактори ја менуваат хемиската рамнотежа и водат до саканите промени. Индустриските технологии се засноваат на заклучоците на Ле Шателје, Браун и други научници за методите за спроведување на реверзибилни реакции, кои овозможуваат да се спроведат процеси кои претходно изгледаа невозможни и да се добијат економски придобивки.
Разновидност на хемиски процеси
Врз основа на карактеристиките на термичкиот ефект, многу реакции се класифицираат како егзо- или ендотермични. Првите доаѓаат со формирање на топлина, на пример, оксидација на јаглерод, хидратација на концентрирана сулфурна киселина. Вториот тип на промена е поврзан со апсорпцијата на топлинска енергија. Примери на ендотермични реакции: распаѓање на калциум карбонат со формирање на гасена вар и јаглерод диоксид, формирање на водород и јаглерод при термичко распаѓање на метанот. Во равенките на егзо- и ендотермички процеси, неопходно е да се означи топлинскиот ефект. Прераспределбата на електроните помеѓу атомите на супстанците кои реагираат се јавува во реакциите на редокс. Според карактеристиките на реагенсите и производите се разликуваат четири типа на хемиски процеси:
За да се карактеризираат процесите, важна е комплетноста на интеракцијата на соединенијата што реагираат. Оваа карактеристика лежи во основата на поделбата на реакциите на реверзибилни и неповратни.
Реверзибилност на реакциите
Реверзибилните процеси го сочинуваат најголемиот дел од хемиските феномени. Формирањето на финални производи од реактантите е директна реакција. Во обратен случај, почетните супстанции се добиваат од производите на нивното распаѓање или синтеза. Во реакционата смеса, настанува хемиска рамнотежа во која се добива ист број на соединенија како што се распаѓаат оригиналните молекули. Во реверзибилните процеси, наместо знакот „=“ помеѓу реактантите и производите, се користат симболите „↔“ или „⇌“. Стрелките може да бидат нееднакви по должина, што се должи на доминацијата на една од реакциите. Во хемиските равенки, можете да ги наведете агрегатните карактеристики на супстанциите (g - гасови, g - течности, t - цврсти материи). Научно заснованите методи за влијание врз реверзибилните процеси се од големо практично значење. Така, производството на амонијак стана профитабилно откако се создадоа услови кои ја поместија рамнотежата кон формирање на целниот производ: 3H 2 (g) + N 2 (g) ⇌ 2NH 3 (g). Неповратните појави доведуваат до појава на нерастворливо или малку растворливо соединение и формирање на гас кој ја напушта реакционата сфера. Таквите процеси вклучуваат јонска размена и разградување на супстанции.
Хемиска рамнотежа и услови за нејзино поместување
Карактеристиките на напредните и обратните процеси се под влијание на неколку фактори. Еден од нив е времето. Концентрацијата на супстанцијата земена за реакција постепено се намалува, а финалното соединение се зголемува. Напредната реакција е побавна и побавна, додека обратниот процес добива брзина. Во одреден интервал, синхроно се случуваат два спротивставени процеси. Се јавуваат интеракции помеѓу супстанциите, но концентрациите не се менуваат. Причината е динамичката хемиска рамнотежа воспоставена во системот. Неговото зачувување или промена зависи од:
- температурни услови;
- концентрации на соединенија;
- притисок (за гасови).
Поместување на хемиската рамнотежа
Во 1884 година, извонредниот научник од Франција A.L. Le Chatelier предложи опис на начини за отстранување на системот од состојба на динамичка рамнотежа. Методот се заснова на принципот на израмнување на ефектите од надворешните фактори. Ле Шателје забележал дека во реакционата смеса се јавуваат процеси кои го компензираат влијанието на надворешните сили. Принципот формулиран од францускиот истражувач вели дека промената на условите во состојба на рамнотежа фаворизира појава на реакција која ги ослабува надворешните влијанија. Поместувањето на рамнотежата го почитува ова правило, се забележува кога се менуваат составот, температурните услови и притисокот. Во индустријата се користат технологии засновани на наодите на научниците. Многу хемиски процеси кои се сметаа за практично невозможни се изведуваат со помош на методи за поместување на рамнотежата.
Ефект на концентрација
Поместување на рамнотежата се случува ако одредени компоненти се отстранат од зоната на интеракцијата или се внесуваат дополнителни делови од супстанцијата. Отстранувањето на производите од реакционата смеса обично предизвикува зголемување на брзината на нивното формирање, напротив, доведува до нивно преференцијално распаѓање. Во процесот на естерификација, сулфурна киселина се користи за дехидрација. Кога се внесува во реакционата сфера, приносот на метил ацетат се зголемува: CH 3 COOH + CH 3 OH ↔ CH 3 COOCH 3 + H 2 O. Ако додадете кислород што е во интеракција со сулфур диоксид, хемиската рамнотежа се менува кон директна реакција на формирање на сулфур триоксид. Кислородот се врзува за молекулите на SO 3, неговата концентрација се намалува, што е во согласност со правилото на Ле Шателје за реверзибилни процеси.
Промена на температурата
Процесите кои вклучуваат апсорпција или ослободување на топлина се ендотермични и егзотермни. За да се смени рамнотежата, се користи загревање или отстранување на топлина од смесата што реагира. Зголемувањето на температурата е придружено со зголемување на стапката на ендотермични феномени, во кои се апсорбира дополнителна енергија. Ладењето води до предност на егзотермните процеси кои се случуваат со ослободување на топлина. Кога јаглеродниот диоксид е во интеракција со јагленот, загревањето е придружено со зголемување на концентрацијата на моноксид, а ладењето доведува до доминантно формирање на саѓи: CO 2 (g) + C (t) ↔ 2CO (g).
Ефект на притисок
Промените на притисокот се важен фактор за реагирање на мешавините кои вклучуваат гасовити соединенија. Исто така, треба да обрнете внимание на разликата во волумените на почетните и добиените супстанции. Намалувањето на притисокот доведува до повластена појава на феномени во кои се зголемува вкупниот волумен на сите компоненти. Зголемувањето на притисокот го насочува процесот кон намалување на волуменот на целиот систем. Овој модел е забележан во реакцијата на формирање на амонијак: 0,5N 2 (g) + 1,5 N 2 (g) ⇌ NH 3 (g). Промената на притисокот нема да влијае на хемиската рамнотежа во оние реакции што се случуваат со постојан волумен.
Оптимални услови за хемиски процес
Создавањето услови за промена на рамнотежата во голема мера го одредува развојот на современите хемиски технологии. Практичната употреба на научната теорија придонесува за добивање оптимални производствени резултати. Највпечатлив пример е производството на амонијак: 0,5N 2 (g) + 1,5 N 2 (g) ⇌ NH 3 (g). Зголемувањето на содржината на молекулите N 2 и H 2 во системот е поволно за синтеза на сложени супстанции од едноставни. Реакцијата е придружена со ослободување на топлина, така што намалувањето на температурата ќе предизвика зголемување на концентрацијата на NH 3. Волуменот на почетните компоненти е поголем од целниот производ. Зголемувањето на притисокот ќе обезбеди зголемување на приносот на NH 3.
Во услови на производство, се избира оптималниот сооднос на сите параметри (температура, концентрација, притисок). Дополнително, од големо значење е и површината за контакт помеѓу реагенсите. Во цврсти хетерогени системи, зголемувањето на површината доведува до зголемување на брзината на реакција. Катализаторите ја зголемуваат брзината на напредните и обратните реакции. Употребата на супстанции со такви својства не доведува до промена на хемиската рамнотежа, туку го забрзува нејзиниот почеток.
Состојбата во која брзината на напредните и обратните реакции се еднакви се нарекува хемиска рамнотежа. Равенката за реверзибилна реакција во општа форма:
Брзина на реакција напред v 1 =к 1 [A] m [B] n, брзина на обратна реакција v 2 =к 2 [C] p [D] q, каде што во квадратни загради се концентрациите на рамнотежа. По дефиниција, во хемиска рамнотежа v 1 =v 2, од каде
K c =k 1 /k 2 = [C] p [D] q / [A] m [B] n,
каде Kc е константа на хемиската рамнотежа, изразена во однос на моларни концентрации. Дадениот математички израз често се нарекува закон за масовно дејство за реверзибилна хемиска реакција: односот на производот од концентрациите на рамнотежата на производите на реакцијата кон производот на рамнотежните концентрации на почетните супстанции.
Положбата на хемиската рамнотежа зависи од следните параметри на реакцијата: температура, притисок и концентрација. Влијанието што овие фактори го имаат врз хемиската реакција е предмет на шема што во 1884 година беше изразена во општи термини од францускиот научник Ле Шателје. Модерната формулација на принципот на Ле Шателје е како што следува:
Ако се изврши надворешно влијание врз систем во состојба на рамнотежа, системот ќе премине во друга состојба на таков начин што ќе го намали ефектот на надворешното влијание.
Фактори кои влијаат на хемиската рамнотежа.
1. Ефект на температурата. Во секоја реверзибилна реакција, една од насоките одговара на егзотермичен процес, а другата на ендотермичен процес.
Како што се зголемува температурата, хемиската рамнотежа се поместува во насока на ендотермната реакција, а со намалувањето на температурата, во насока на егзотермната реакција.
2. Ефект на притисок.
Во сите реакции кои вклучуваат гасовити супстанции, придружени со промена на волуменот поради промена на количината на супстанцијата за време на преминот од почетни супстанции на производи, позицијата на рамнотежа е под влијание на притисокот во системот.
Влијанието на притисокот врз положбата на рамнотежа ги почитува следниве правила:
Како што се зголемува притисокот, рамнотежата се поместува кон формирање на супстанции (почетни или производи) со помал волумен.
3. Ефект на концентрација. Влијанието на концентрацијата врз состојбата на рамнотежа е предмет на следниве правила:
Кога концентрацијата на една од почетните супстанции се зголемува, рамнотежата се поместува кон формирање на реакциони производи;
Кога концентрацијата на еден од производите на реакцијата се зголемува, рамнотежата се поместува кон формирање на почетните супстанции.
Прашања за самоконтрола:
1. Која е брзината на хемиската реакција и од кои фактори зависи? Од кои фактори зависи константата на стапката?
2. Направете равенка за брзината на реакција на формирање на вода од водород и кислород и покажете како се менува брзината ако концентрацијата на водородот се зголеми трипати.
3. Како се менува брзината на реакцијата со текот на времето? Кои реакции се нарекуваат реверзибилни? Што ја карактеризира состојбата на хемиска рамнотежа? Што се нарекува константа на рамнотежа, од кои фактори зависи?
4. Кои надворешни влијанија можат да ја нарушат хемиската рамнотежа? Во која насока ќе се меша рамнотежата при промена на температурата? Притисок?
5. Како може реверзибилна реакција да се помести во одредена насока и да се заврши?
Предавање бр. 12 (проблематично)
Решенија
Цел:Дајте квалитативни заклучоци за растворливоста на супстанциите и квантитативна проценка на растворливоста.
Клучни зборови:Решенија – хомогени и хетерогени; растворливост на супстанции; концентрација на раствори; раствори на не-електроили; Законите на Раул и Вант Хоф.
Планирајте.
1. Класификација на решенија.
2. Концентрација на раствори.
3. Раствори на неелектролити. Законите на Раул.
Класификација на решенија
Решенијата се хомогени (еднофазни) системи со променлив состав, составени од две или повеќе супстанции (компоненти).
Според природата на нивната состојба на агрегација, растворите можат да бидат гасовити, течни и цврсти. Вообичаено, компонентата која, под дадени услови, е во иста состојба на агрегација како и добиениот раствор се смета за растворувач, додека останатите компоненти од растворот се сметаат за растворени материи. Во случај на иста состојба на агрегација на компонентите, се смета дека растворувачот е компонентата што доминира во растворот.
Во зависност од големината на честичките, растворите се делат на вистински и колоидни. Во вистински раствори (често наречени едноставно раствори), растворената супстанција се дисперзира на атомско или молекуларно ниво, честичките од растворената супстанција не се видливи ниту визуелно ниту под микроскоп и слободно се движат во средина на растворувачот. Вистинските решенија се термодинамички стабилни системи кои се неодредено време стабилни.
Движечките сили за формирање на раствори се факторите на ентропија и енталпија. Кога гасовите се раствораат во течност, ентропијата секогаш се намалува ΔS< 0, а при растворении кристаллов возрастает (ΔS >0). Како посилна интеракцијарастворувач и растворувач, на поголема улогафактор на енталпија при формирање на раствори. Знакот на промената на енталпијата на растворање се определува со знакот на збирот на сите термички ефекти на процесите што го придружуваат растворувањето, од кои главниот придонес го дава уништувањето кристална решеткана слободните јони (ΔH > 0) и интеракцијата на формираните јони со молекулите на растворувачите (солтивација, ΔH< 0). При этом независимо от знака энтальпии при растворении (абсолютно нерастворливи материине) секогаш ΔG = ΔH – T·ΔS< 0, т. к. переход вещества в раствор сопровождается значительным возрастанием энтропии вследствие стремления системы к разупорядочиванию. Для жидких растворов (расплавов) процесс растворения идет самопроизвольно (ΔG < 0) до установления динамического равновесия между раствором и твердой фазой.
Концентрацијата на заситен раствор се определува со растворливоста на супстанцијата на дадена температура. Растворите со помали концентрации се нарекуваат незаситени.
Растворливост за разни материифлуктуира во значителни граници и зависи од нивната природа, интеракцијата на честичките на растворената супстанција едни со други и со молекулите на растворувачите, како и од надворешните услови (притисок, температура итн.)
Во хемиската практика најважни се растворите кои се подготвуваат на база на течен растворувач. Течните мешавини во хемијата едноставно се нарекуваат раствори. Најшироко користен неоргански растворувач е водата. Растворите со други растворувачи се нарекуваат неводени.
Решенијата се од исклучително големо практично значење; хемиски реакции, вклучувајќи ги и оние кои се во основата на метаболизмот во живите организми.
Концентрација на раствори
Важна карактеристика на растворите е нивната концентрација, која изразува релативна сумакомпоненти во растворот. Постојат масивни и волуменски концентрации, димензионални и бездимензионални.
ДО бездимензионалниконцентрациите (удели) ги вклучуваат следните концентрации:
Масен дел од растворената супстанција В(Б) изразено како дел од единица или како процент:
каде m(B) и m(A) се масата на растворената супстанција B и масата на растворувачот А.
Волуменската фракција на растворената супстанција σ(B) се изразува во фракции од единица или волуменски проценти:
каде што Vi е волуменот на компонентата на растворот, V(B) е волуменот на растворената супстанција B. Волуменските проценти се нарекуваат степени *).
*) Понекогаш волуменската концентрација се изразува во делови во илјада (ppm, ‰) или во делови во милион (ppm), ppm.
Молската фракција на растворената супстанција χ(B) се изразува со релацијата
Збирот на моловите фракции на k компонентите на растворот χ i е еднаков на единство
ДО димензионалниконцентрациите ги вклучуваат следните концентрации:
Молалитетот на растворената супстанца C m (B) се определува со количината на супстанцијата n(B) во 1 kg (1000 g) растворувач, димензијата е mol/kg.
Моларна концентрација на супстанцијата Б во раствор В(Б) – содржина на количината на растворена супстанција Б по единица волумен на растворот, mol/m3 или почесто мол/литар:
каде μ(B) - моларна маса B, V – волумен на растворот.
Моларна концентрација на еквиваленти на супстанцијата Б В E (B) (нормалност - застарена) се определува со бројот на еквиваленти на растворена супстанција по единица волумен на растворот, мол/литар:
каде n E (B) е количината на еквивалентите на супстанцијата, μ E е моларната маса на еквивалентот.
Титарот на растворот на супстанцијата Б( ТБ) се определува со масата на растворената супстанција во g содржана во 1 ml раствор:
G/ml или 
g/ml.
Масовни концентрации ( масен удел, процент, молал) не зависат од температурата; волуметриските концентрации се однесуваат на одредена температура.
Сите супстанции се способни да се растворат до еден или друг степен и се карактеризираат со растворливост. Некои супстанции се неограничено растворливи едни во други (вода-ацетон, бензен-толуен, течен натриум-калиум). Повеќето соединенија се малку растворливи (вода-бензен, вода-бутил алкохол, вода-масна сол), а многу од нив се малку растворливи или практично нерастворливи (вода-BaSO 4, вода-бензин).
Растворливоста на супстанцијата во дадени услови е нејзината концентрација во заситен раствор. Во таков раствор се постигнува рамнотежа помеѓу растворената супстанција и растворот. Во отсуство на рамнотежа, растворот останува стабилен ако концентрацијата на растворената супстанца е помала од неговата растворливост (незаситен раствор), или нестабилен ако растворот содржи растворена супстанција повеќе од неговата растворливост (презаситен раствор).