Основи хімії (стр. 8 из 21)

Швидкість прямої реакції відповідно до закону діючих мас визначається рівнянням:

Швидкість зворотної реакції може бути визначена з рівняння:

У момент рівноваги і

K₁ [C]^p[D]^q

Звідки K2 [A]m[B]n

Співвідношення двох постійних величин К /К є постійною і можна записати:

[C]^p[D]^q

K [A]^m[B]ⁿ

де [ рівноважні концентрації речовин, що беруть участь в хімічній

реакції, моль/л;

–стехіометричні коефіцієнти у рівнянні реакції.

Величина К називається константою хімічної рівноваги; вона залежить від температури, природи реагуючих речовин і продуктів реакції, та не залежить від їх концентрацій. Отже хімічна рівновага в оборотних реакціях настає тоді, коли відношення добутку концентрацій утворених продуктів до добутку концентрацій вхідних речовин у відповідних ступенях стають рівними деякій постійній величині. А тепер більш докладніше:

Реакції, як ви знаєте, не завжди доходять до кінця. Продукти реакції можуть реагувати між собою з утворенням вхідних речовин.

СО + Н

СО + Н О

При цьому йде зворотній процес.

Реакції, які при даних умовах одноразово проходять у двох взаємно протилежних напрямках називаються зворотними. Вони не доходять до кінця.

Розглянемо як протікають зворотні реакції. Наприклад,

2Н + О

2Н О (г)

Згідно закону діючих мас, швидкість прямої і зворотної реакцій рівні між собою.

Швидкість прямої реакції із часом зменшується, тому що концентрація Н і О теж зменшується.

По мірі протікання прямої реакції концентрація Н О збільшується, а значить і швидкість зворотної реакції збільшується.

На кінець, наступає мить, коли швидкості зрівноважуються.

Становище зворотного процесу, при якому швидкість прямої і зворотної реакції рівні називається хімічною рівновагою.

Значить , або

Перенесемо константи швидкості в одну сторону рівності, а вираження концентрацій – в другу, отримаємо:

K1 K1[H 2 ]2[O 2 ]

K P K₂ K ₂ [H ₂O]2

Відношення двох констант прямої і зворотної реакцій називається константою рівноваги К_р.

К_р – не залежить від концентрації, а залежить від температури.

Якщо встановилася рівновага, то це не значить, що реакції зупинилися, вони почали йти в одному і другому напрямку з однаковою швидкістю.

Хімічна рівновага при незмінних умовах може зберігатися довгий час.

Але змінюючи зовнішні умови, в яких система була у стані рівноваги, ми зможемо змістити і рівновагу.

Напрямок зрушування хімічної рівноваги може бути визначений

Зміщення хімічної рівноваги.

Принцип ле Шательє

Змінюючи концентрацію, температуру або тиск, ми можемо змістити рівновагу в той чи другий бік.

У якому напрямку буде зміщення рівноваги дає принцип ле Шательє (1884 р.)

Коли порушити хоча б одну з умов обумовлених становищем рівноваги (концентрацію, температуру, тиск), то ця зміна викликає зміщення рівноваги у напрямку тієї реакції, яка протидіє вносимої зміні.

Наприклад, проходить реакція:

↔ Δ кДж/моль

Коли змінити умови так, щоб збільшилась концентрація початкових (вхідних) речовин, то зміщення рівноваги буде йти в сторону продуктів реакції і навпаки.

При збільшенні температури зміщення рівноваги наступає в сторону ендотермічної реакції, коли реакція була екзотермічна і навпаки.

При збільшенні тиску рівновага зміщується в бік найменшого числа молекул або найменшого об єму і навпаки.

А тепер, куди буде зміщуватися рівновага у цій реакції при збільшенні тиску?

↔

Нікуди, бо не змінюється число молекул)

Ланцюгові реакції

До цього ми розглядали звичайні реакції, але існують так звані ланцюгові реакції, у яких активація однієї частинки призводить до утворення декількох частинок. Наприклад, суміш водню з хлором при звичайних умовах майже не реагує. Але при попадані сонячного світла може відбутися вибух.

Н

В цьому випадку йде активація молекул Н і , утворюється атоми (зародження ланцюга)

Н 2Н;

Схема ланцюгової реакції

Кожний атом Н чи може реагувати з молекулами чи Н

Н + ріст ланцюга

(ріст ланцюга)

Ланцюгову реакцію можна зупинити, коли буде проходити зіткнення атомів:

Н + Н (обривання ланцюга)

„

Як приклад практичного застосування цих реакцій є атомні електростанції та реактори, де швидкість розпаду радіоактивних елементів регулюється або С (графітовими стрижнем). Щоб не пройшов вибух бензину у двигунах внутрішнього згоряння, додають (тетраетилсвинець) або (пентакарбоніл заліза). В цьому разі утворюються тверді оксиди і , які стримують вибух суміші.

Лекція 6. Розчини неелектролітів

План

Класифікація розчинів.

Теорія Д.І. Менделєєва і Арреніуса.

Процес розчинення, енергія процесу.

Способи вираження концентрацій розчинів.

Розчинність твердих речовин, рідин і газів.

Закон Генрі.

Закон Дальтона.

Розчинами називається гомогенні системи, які складаються із 2-х або декількох компонентів, де частки однієї речовини рівномірно розподілені між частками другої.

Речовина або середовище в якому розподіляється друга речовина називається дисперсним середовищем, а розподілена речовина називається дисперсною фазою.

Речовини, що входять до системи, але можуть бути з неї виділені й існувати поза системою, називають компонентами.

В хімії дисперсним середовищем прийнята дистильована вода. В залежності від агрегатного стану можуть бути слідуючи типи розчинів:

Рідині	тверді	газоподібні
Р – Р	Т – Т	Г – Г
Т – Р	Р – Т	Т – Г
Г – Р	Г – Т	Р – Г

Де Р – рідина; Т – тверда речовина; Г - газ.

Наприклад, це спирт вода, ацетон вода; це цементний розчин, вапняний розчин.

це – газована вода, лимонад;

це однорідні сплави (бронза мідь – олово, латунь мідь – цинк, сплави золота,

срібла); це кристалогідрати: (

це повітря в активованому вугіллі, у вапняних породах; це повітря; це дим, пильні бурі; це туман.

По величині частинок розчини бувають:

Істинні – величина частинок < 1н/м (мілімікрон) . Наприклад, розчин хлориду натрію, цукру у воді.

2. Колоїдні

від 1 до 100 н/м „ –

Наприклад, колоїдні розчини срібла, кров, канцелярський клей.

3. Зависі –––– –––– від 100 і більше н/м „

Зависі в свою чергу діляться на суспензії та емульсії.

Суспензії – завись твердої речовини в рідині. Наприклад, цементний розчин, вапняний розчин.

Емульсії - завись рідини в рідині. Масло в воді.

Існують дві теорії розчинів:

Теорія Д.І. Менделєєва, яка заключається в тому , що розчинна речовина взаємодіє з розчинником. Ця теорія ще називається хімічна, гідратна, сольватна.

↔

Теорія Арреніуса, яка доказує що розчинник являється індиферентним по

відношенню до речовин, тобто не реагує з речовиною. Цемент, крейда, вапно.

І та і друга заслуговують уваги.

Що в такому разі представляють розчини: фізичну суміш чи хімічну сполуку? Виявляється вони одночасно являються і тими і другими.

сполуки	суміші
1. Підчиняються закону постійного складу.	1. Склад змінюється в широких межах.
2. Закону еквівалентів.	2.Змішуються в любих кількостях.
3. Отримана речовина завжди однорідна.	3. Неоднорідні.
4. При їх утворені виділяється чи поглинається енергія.	4. Енергія може не змінюватися.
5. Міняється колір.	5. Змішуються кольори.

1. Істинні розчини утворюються самовільно (спонтанно) при простому зіткненню рідини і речовини.

2. Між рідиною і речовиною може пройти реакція

→ ↑

→

3. Істинні розчини стійки.

4. Істинні розчини однорідні.

5. При розчиненні часто об„єм зменшується.

Спирт – вода

50 мл + 50 мл = 9 мл

Розглянемо процес розчинення.

Для того, щоб перевести кристалічну речовину в розчин, треба затратити роботу по подоланню сил, які з„єднують молекули в кристал, тобто затратити енергію, щоб зруйнувати кристалічну решітку. У цьому разі необхідно щоб розчинник мав взаємодію з молекулами кристалу. Тобто: