kémiai egyensúly
Minden kémiai reakciók lehet osztva 2 csoport: a irreverzíbilis reakció, azaz, eljárva a kimerülése legalább egy a reagensek, és a reverzibilis reakciók, amelyben sem a reagensek nem teljesen elfogy. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a reverzibilis reakció is előfordulhat mind az előre és hátra irányban. A klasszikus példája a reverzibilis reakciót szolgálhat az ammónia szintézis reakciót nitrogén és hidrogén:
Kezdetén a reakció koncentrációja kezdeti anyagok maximális rendszerben; ezen a ponton, és a maximális mértéke előre reakciót. Kezdetén a reakció rendszer nem több reakció termékek (ebben a példában - ammónia), így a fordított reakció sebesség nulla. Mivel a kölcsönhatás kiindulási anyagok egymással, ezek koncentrációját csökkentjük, ezért csökkenti a sebességet a forward reakció. Koncentrációja a reakció termék fokozatosan növekszik, ezért növekszik, és visszajelzést reakció sebességét. Egy bizonyos idő elteltével a sebesség vonal egyenlővé válik a kölcsönös a reakció sebességét. Ez a rendszer állapotát nevezzük állapotban kémiai egyensúly. A az anyagok koncentrációjának a rendszer állapotban kémiai egyensúlyban, az úgynevezett egyensúlyi koncentrációkat. Mennyiségi jellemző a rendszer kémiai egyensúly az egyensúlyi állandó.
Bármely reverzibilis reakciót egy A + B B +. # 8646; P P + Q Q + ... expressziós kémiai egyensúlyi állandó (K) felírható a frakciót, amelyben a számláló a egyensúlyi koncentrációja a reakció termékek, és a nevező - egyensúlyi koncentrációinak a kiindulási anyagok, a minden egyes anyag koncentrációját kell emelni, hogy a teljesítmény egyenlő a sztöchiometriai arány a reakcióegyenlet.
Meg kell jegyezni, hogy a kifejezés a egyensúlyi állandó egyensúlyi koncentrációját tartalmazza csak gáz-halmazállapotú anyagok vagy anyagok oldott állapotban. A szilárd anyag koncentrációja tekinthető állandó, és nem rögzíti a kifejezés az egyensúlyi állandó.
Két legfontosabb típusai kapcsolatos problémák kiszámításához az egyensúlyi paramétereket a rendszer:
1) ismert kezdeti koncentrációk a kiindulási anyagok; A feltételek a probléma megtalálható az anyagok koncentrációjának, hogy reagálnak (vagy képződik) abban a pillanatban, amikor az egyensúly; Feladat számításához szükséges egyensúlyi koncentrációja valamennyi anyagra és a számértéke egyensúlyi állandó;
2) ismert kezdeti koncentrációk a kiindulási anyagok és az egyensúlyi állandó. Abban az állapotban, az nincs adat a koncentrációk nem reagált vagy alakított anyagok. Számításához szükséges egyensúlyi koncentrációja a reakció partnerek.
Az ilyen problémák megoldására kell érteni, hogy az egyensúlyi koncentráció az összes kiindulási anyag megtalálható kivonva a kezdeti koncentráció a koncentráció el nem reagált anyagok:
C = C kezdeti egyensúlyi - C reagált anyag.
A egyensúlyi koncentrációja a reakció termék a termék koncentrációja kialakítva a pillanatban, amikor az egyensúlyi:
C = C, az egyensúlyi a kapott terméket.
Így, kiszámításához az egyensúlyi paraméterek a rendszer nagyon fontos, hogy meghatározza, hogy mennyi az idő kezdete egyensúlyi reagált kiindulási anyagot, és kialakítva, mint a reakció terméket. Mennyiségének meghatározásához (vagy koncentráció) reagálatlan anyagok és a kapott számításokat hajtjuk végre sztöchiometrikus egyenlet.
6.1 példa kezdő koncentrációja nitrogén és hidrogén egyensúlyi rendszert N2 + 3H2 # 8646; NH3 2 illetve 3 mol / l, és 4 mol / l. Abban az időben a előfordulása kémiai egyensúly a rendszerben 70% -os hidrogén-balra a kiindulási mennyiségnek. Annak meghatározására, az egyensúlyi állandó a reakció.
Annak érdekében, hogy kiszámítható az egyensúlyi állandó, akkor először ki kell számítania az egyensúlyi koncentrációi minden reagens majd helyettesíti azokat az egyensúlyi állandó.
Tól feladat helyzetben ez azt jelenti, hogy abban a pillanatban, amikor az egyensúly 30% -os hidrogén-reagált (T1 típus):
4 mól / l H2 - 100%
Amint látható az egyenlet a reakció, a nitrogén volt, hogy reagálni 3-szor kisebb, mint a hidrogénatom, azaz A proreag. (N2) = 1,2 mol / l. 3 = 0,4 mol / l. Ammónia termelt 2-szer nagyobb, mint a nitrogén reagált:
Sobrazov. (NH3) = 2 × 0,4 mol / L = 0,8 mol / l
A egyensúlyi koncentrációja minden reagens a következők:
6.2 példa Számítsuk egyensúlyi koncentrációban hidrogén, jód és hidrogén-jodid a rendszerben H2 + I2 # 8646; 2 HI, ha ismert, hogy a kezdeti koncentráció a H2 és I2 egyenlő 5 mol / l és 3 mol / l, illetve, és az egyensúlyi állandót 1.
Meg kell jegyezni, hogy a feltétel ezt a feladatot (2-es típusú) a feltétel nem szól a koncentrációk nem reagált kiindulási anyagok és a keletkező termékek. Ezért foglalkozik az ilyen problémák általában a anyag koncentrációja reagáltatott vesszük, mint a X.
Tegyük fel, hogy abban a pillanatban, amikor egyensúlyi alakítjuk x mol / l H2. Ezután, az alábbiak szerint a reakció egyenletek kell reagálnia x mol / l-I2. és kialakítva 2x mol / l-HI. A egyensúlyi koncentrációja minden reagens a következők:
Ezután, helyettesítse az expressziós keresztül XM egyensúlyi koncentrációja a képlet az egyensúlyi állandó, és hogy megoldja a kapott egyenletet.
4x 2 = 15 - 8x + x 2
3x 2 + 8x - 15 = 0
A fizikai értelemben csak pozitív gyöke x = 1,27.
Következésképpen Comp. (H2) = (5 - x) mol / L = 5-1,27 = 3,73 mol / l;
Comp. (I2) = (3 - x) mol / L = 3-1,27 = 1,73 mol / l;
Comp. (HI) = 2x mól / l = 2 · 1,27 = 2,54 mol / l.
Következő (7. táblázat) a feltételei a feladatok „kémiai egyensúly” a független megoldásokat.