Вопрос 10

Смещение химического равновесие - изменение одного из параметров состояния системы (температуры, давления или концентрации) по сравнению с равновесным.

Принцип Ле Шателье - если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие (изменить T, P, C), то положение равновесия сместится в направлении того процесса, протекание которого ослабляет эффект произведённого воздействия.

Из основных соотношение хим. термодинамики следует, что при изменении температуры изменяется сама константа равновесия, которая связана с термодинамическими характеристиками процесса следующими уравнениями:

отсюда

При постоянной температуре в соответствии с законом действующих масс константа равновесие является величиной постоянной, но равновесие может смещаться при изменении концентраций (парциальных давлений) или общего давления в системе.

Примеры:

1) Указать направление смещения равновесия при увеличении концентрации

При увеличении концентрации аммиака (внешней воздействие) пойдёт процесс, ослабляющий произведённое воздействие, то есть уменьшение концентрации аммиака за счёт прямой реакции. Равновесие сместится в сторону разложения аммиака на азот и водород.

2) Указать направление смещения равновесия при увеличении общего давления:

Реакция протекает с изменением числа газообразных молекул (2 моля исходного вещества и 4 моля продуктов реакции). Следовательно, в прямой реакции общее давление увеличивается, а в обратной - уменьшается. Таким образом, при увеличении общего давления идёт процесс, ослабляющий увеличение общего давления, то есть равновесие смещается в сторону обратной реакции, в которой давление уменьшается.

3) Указать направление реакции при уменьшении парциального давления кислорода.

Уменьшение парциального давления кислорода вызовет смещение равновесия (противодействия) в сторону процесса, в котором парциальное давление кислорода растёт. Парциальное давление кислорода растёт в обратно реакции, поэтому равновесие сместится в сторону разложения .

Вопрос 11

Равновесие в гомогенных системах:

Равновесие в гетерогенных системах:

Выражение для и представляет собой математическое выражение закона действующих масс применительно к обратимым процессам.

Вопрос 12

Одно из важнейших уравнений термодинамики, так как связывает константу химического равновесия с изменением стандартной энергии Гиббса.

Для изохорно-изотермических процессов (протекающих при постоянном объёме и постоянной температуре) критерием возможности протекания реакции является изменение энергии Гельмгольца:

Пример:

1) Определить термодинамические характеристики и процесса испарения бромида олова (II), если известно, что давление насыщенного пара бромида олова при температуре 516 составляет 0,13 атм, а при температуре 636 - 1 атм.

Константа равновесия процесса испарения равна , так как в системе только одна действующая масса - газообразный бромид олова (II).

Константа равновесия связана с термодинамическими характеристиками процесса отношением:

где и - давления насыщенного пара при двух разных температурах, и - характеристики одного процесса, процесса испарения . В небольшом температурном интервале и можно считать независимым от температуры. Решая систему уравнений с двумя неизвестными и можно их определить.

Из второго уравнения можно выразить через ( и подставить это выражение в первое уравнение.

Полученные значения и характеризуют процесс испарения бромида олова (II). Процесс эндотермический, испарение требует нагревания, при испарении энтропия увеличится, в газовой фазе беспорядка больше, чем в жидкой.