8.3. Химический потенциал. Активность и коэффициент активности. Условия химического равновесия.

8.1. Химический потенциал. Активность и коэффициент активности.

 

8.2. Условия химического равновесия. Обратимые и необратимые реакции.

8.4.Константа равновесия и ее связь с термодинамическими функциями. Термодинамический вывод закона действия масс для хим. равновесия

Давления равновесны

т.к.

при данной Т – постоянна, можно написать

равновесные. Она определяет предел хим. реакции при данной Т- она постоянна - законы химии позволяют перейти от одной константы к другой.

-применение числа молей разнообразных веществ в хим. реакции.

-мольная доля компонента а.

Константа химического равновесия зависит только от температуры.

8.4.Упражнения для самоконтроля направлены на закрепление следующих понятий:

1. Определение вероятности протекания реакций в открытой и изолированной системах.

2. Определение температурных условий наступления химического равновесия..

Упражнения.

1.Рассчитайте при температуре 25^о С стандартное изменение свободной энергии Гиббса образования оксида Fе₂О₃ из соответствующих простых веществ, если известны стандартная энтальпии образования (,кДж/моль) и стандартные энтропия образования(Δ,Дж/моль·К) данного оксида. Может ли данная реакция протекать самопроизвольно?

= -824

,ДЖ/мольК= 78

2. По приведенным стандартным значениям изменения энтальпии и энтропии для химической реакции рассчитайте температуру, при которой равновероятны прямое и обратное направления данной реакции. В каком направлении, прямом или обратном, данная реакция будет протекать самопроизвольно при более высоких температурах?

Реакция
СО2(г)+С(г)=2СО(г)	+ 173	+176;

Ответы:1-; 2-

Лекция 9. Химическая кинетика: Скорость реакции, химическое равновесие..

Понятие скорости реакции . Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Зависимость скорости реакции от температуры. Химическое равновесие. Принцип Ле Шателье Фазовое равновесие. Правило фаз.

9.1. Понятие скорости реакци Раздел химии, изучающий скорости и механизмы протекания реакций, называется химической кинетикой. Под скоростью химической реакции понимается изменение количества вещества за какой-то промежуток времени:

.

Различают скорость реакции в гомогенных (однородных) и гетерогенных (неоднородных) системах. В гомогенных системах реакции протекают по всему объему:

.

В гетерогенных системах реакции протекают на границе фаз, поэтому изменение количества вещества относят к площади раздела фаз:

.

Скорость реакции зависит от следующих факторов: природа реагирующих веществ; концентрация реагирующих веществ; газовое давление; температура, катализатор.

9.2.Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ подчиняется закону действия масс: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, каждая из которых взята в степени, равной соответствующему стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции (Гульдберг, Ваге). Запишем химическую реакцию в общем виде:.

Если считать, что реакция протекает в гомогенной среде, то закон действия масс для неё выглядит следующим образом:

,

где [А] и [В] – молярные концентрации веществ А и В; а и в – показатели степеней, соответствующие количеству моль веществ А и В; к – константа скорости реакции, зависящая от температуры, но не зависящая от концентрации реагирующих веществ. Уравнение для скорости реакции называется кинетическим уравнением химической реакции. Рассмотрим закон действия масс для конкретных реакций:

. Цинк – твердое вещество, его участие в реакции учитывается константой скорости химической реакции.

9.3. Зависимость скорости гомогенной реакции от температуры. Влияние температуры на скорость химической реакции подчиняется правилу Вант-Гоффа: При изменении температуры на 10^oС, скорость реакции изменяется в 2÷4 раза.

где ν - начальная скорость реакции; ν'-измененная скорость; γ- температурный коэффициент; Δt⁰- изменение температуры реакции. Зависимость константы скорости реакции от температуры также подчиняется уравнению Вант-Гоффа:

Пример решения задачи При 20^oС скорость реакции составляет 0,5. Чему равна скорость той же реакции при 70^oС, если температурный коэффициент равен 2? Решение:.

9.3. Химическое равновесие характерно для обратимых реакций.. Обратимыми называются реакции, в которых ни одно из исходных веществ до конца не расходуется. Обратимые реакции с определенного момента протекают в обоих направлениях – прямом и обратном:

.

В обратимых реакциях устанавливается состояние равновесия, которое выражается в равенстве скоростей прямой и обратной реакций:Состояние равновесия характеризуется константой равновесия (К_р):

.

Индекс "р" означает равновесные концентрации веществ. Состояние равновесия устойчиво и может сохраняться как угодно долго, пока на систему не будет оказано какое-либо внешнее воздействие: изменение концентрации реагирующих веществ; изменение газового давления; изменение температуры. Нарушение состояния равновесия обратимой реакции означает, что скорости прямой и обратной реакций не равны друг другу. В зависимости от этого, равновесие обратимой реакции смещается либо в прямом , либо в обратном направлении. Направление смещения обратимой реакции подчиняется принципу Ле Шателье: "Если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо внешнее воздействие, то равновесие сместится в таком направлении, чтобы ослабить оказанное воздействие".