Gjendja e ekuilibrit kimik varet nga një sërë faktorësh: temperatura, presioni, përqendrimi i substancave reaguese. Le të hedhim një vështrim më të afërt në ndikimin e këtyre faktorëve.
Një ndryshim në përqendrimin e përbërësve të një sistemi ekuilibri në një temperaturë konstante e zhvendos ekuilibrin, megjithatë, vlera e konstantës së ekuilibrit nuk ndryshon. Nëse përqendrimi i substancës A (ose B) rritet për një reaksion, atëherë shpejtësia e reaksionit përpara do të rritet, por shpejtësia e reagimit të kundërt në kohën fillestare nuk do të ndryshojë. Bilanci do të prishet. Pastaj përqendrimi i substancave fillestare do të fillojë të ulet, dhe përqendrimi i produkteve të reaksionit do të rritet, dhe kjo do të ndodhë derisa të vendoset një ekuilibër i ri. Në raste të tilla, ekuilibri thuhet se zhvendoset drejt formimit të produkteve të reaksionit ose zhvendoset në të djathtë.
Duke arsyetuar në të njëjtën mënyrë, përcaktoni vetë se ku do të zhvendoset ekuilibri nëse rritet përqendrimi i substancës C; zvogëloni përqendrimin e substancës D.
Duke ndryshuar përqendrimet e përbërësve, ju mund të zhvendosni ekuilibrin në drejtimin e dëshiruar, duke rritur ose ulur rendimentin e produkteve të reagimit; arritja e përdorimit më të plotë të substancave fillestare ose, anasjelltas,
Për të përfunduar detyrën e dytë, mbani mend se reaksioni i drejtpërdrejtë do të vazhdojë derisa të përfundojë një nga përbërësit A ose B. Nga ekuacioni i reaksionit është e qartë se reagentët reagojnë në sasi ekuimolar* dhe përqendrimet e tyre janë të barabarta sipas kushteve të problemin. Rrjedhimisht, substancat A dhe B, duke hyrë në një reaksion, do të përfundojnë në të njëjtën kohë. Nga ekuacioni i reaksionit është gjithashtu e qartë se kur shndërrohet një mol i substancës A, formohen dy mol substancë C dhe një mol substancë D. Prandaj, për sasinë e substancave C dhe D tashmë të pranishme në sistem, disa më shumë do të shtohet. Pas një llogaritjeje të thjeshtë, marrim rezultatin e dëshiruar:
[A] = [B] = 0 mol/l; [C] = 2 +2 = 4 mol/l; [D] = 2 +1 = 3 mol/l.
Kryeni një arsyetim të ngjashëm për detyrën e tretë, duke kujtuar se substancat C dhe D reagojnë në një raport 2:1 dhe llogaritja duhet të kryhet sipas sasisë së substancës që është në mungesë (identifikoni këtë substancë). Bëni llogaritjet dhe merrni rezultatin:
[A] = [B] = 1+2/2 = 2 mol/l; [C] = 0 mol/l; [D] = 2-2/2 = 1 mol/l.
Konstanta e ekuilibrit të reaksionit A + B C + D është e barabartë me njësinë. Përqendrimi fillestar [A]o = 0,02 mol/l. Sa përqind e substancës A do të pësojë transformim nëse përqendrimet fillestare të [B]o janë 0,02; 0.1; 0.2?
Le të shënojmë me x përqendrimin e ekuilibrit të substancës A dhe të shkruajmë shprehjen për konstantën e ekuilibrit. Përqendrimi ekuilibër i substancës B do të jetë gjithashtu i barabartë me x. Përqendrimet e produkteve të reaksionit (C dhe D) do të jenë të barabarta me njëri-tjetrin dhe të barabartë me 0.02. (Tregojeni këtë duke përdorur ekuacionin e reaksionit.)
Le të shkruajmë shprehjen për konstantën e ekuilibrit.
Kravn. = (0,02 - x) (0,02 - x)/x2 = 1
Pasi kemi zgjidhur ekuacionin për x, marrim rezultatin: x = 0.01. Rrjedhimisht, në rastin e parë, gjysma e substancës A (ose 50%) iu nënshtrua transformimit.
Për rastin e dytë, konstanta e ekuilibrit do të jetë e barabartë me
Kravn. = (0,02 - x) (0,02 - x)/(0,1- (0,02 - x)) = 1
Merrni këtë shprehje vetë dhe, pasi të keni zgjidhur ekuacionin, kontrolloni rezultatin e marrë (x = 0.003). Rrjedhimisht, (0.02 - 0.003) mole të substancës A hynë në reaksion, që është 83.5%.
Zgjidhe vetë problemën për rastin e tretë dhe gjithashtu zgjidh të njëjtën problem, duke shënuar me x sasinë e substancës që ka reaguar.
Nga rezultatet e marra mund të nxirret një përfundim i rëndësishëm. Për të rritur proporcionin e një substance që reagon në një konstante ekuilibri konstant, është e nevojshme të rritet sasia e reagentit të dytë në sistem. Një problem i ngjashëm lind, për shembull, gjatë riciklimit kimik të mbetjeve.
Me rritjen e temperaturës, shpejtësia e reaksionit të përparmë dhe të kundërt do të rritet, por nëse reaksioni përpara është endotermik (?H > 0), atëherë shpejtësia e reaksionit përpara do të rritet më shumë se shpejtësia e reaksionit të kundërt, dhe ekuilibri do të zhvendoset drejt formimit të produkteve, ose djathtas. Me një efekt termik negativ të reaksionit përpara (reagimi ekzotermik), shpejtësia e reagimit të kundërt do të rritet më fuqishëm dhe ekuilibri do të zhvendoset në të majtë.
Konsideroni vetë të gjitha rastet e mundshme të zhvendosjes së ekuilibrit ndërsa temperatura ulet.
Figura 5 tregon se diferenca E"a - E"a është e barabartë me?H të reaksionit, që do të thotë se vlera e konstantës së ekuilibrit varet nga madhësia e efektit termik të reaksionit, d.m.th. varet nëse reaksioni është endo- apo ekzotermik.
Konstanta e ekuilibrit të një reaksioni të caktuar në 293°K është 5 10-3, dhe në 1000°K është 2 10-6. Cila është shenja e efektit termik të këtij reaksioni?
Nga kushtet e problemit rezulton se me rritjen e temperaturës zvogëlohet konstanta e ekuilibrit. Le të përdorim shprehjen (22) dhe të shohim se cila duhet të jetë shenja e reaksionit DH që konstanta të ulet.
Kravn. përfaqësohet nga një funksion eksponencial, vlera e të cilit zvogëlohet me argument në rënie, në rastin tonë - vlera e shprehjes DH/RT. Në mënyrë që vlera e argumentit të ulet, vlera e DH duhet të jetë negative. Prandaj, reagimi në fjalë është ekzotermik.
Ndryshimet në presion ndikojnë ndjeshëm në gjendjen e sistemeve që përmbajnë përbërës të gaztë. Në këtë rast, në përputhje me ligjet e gazit, vëllimi i sistemit ndryshon, dhe kjo çon në një ndryshim në përqendrimin e substancave të gazta (ose presionet e tyre të pjesshme). Pra, me rritjen e presionit, vëllimi do të ulet, dhe përqendrimi i substancave të gazta do të rritet. Një rritje e përqendrimit çon, siç e dimë tashmë, në një zhvendosje të ekuilibrit drejt konsumit të reagentit, gjë që ka rritur përqendrimin e tij. Në këtë rast, kjo mund të formulohet disi ndryshe. ?Me rritjen e presionit, ekuilibri zhvendoset drejt një sasie më të vogël të substancave të gazta ose, më thjesht, drejt zvogëlimit të numrit të molekulave të substancave të gazta. Përqendrimi i substancave të ngurta dhe të lëngëta nuk ndryshon me presion.
Konsideroni shembullin klasik të sintezës së amoniakut nga azoti dhe hidrogjeni
3H2 + N2 - 2NH3, (DN< 0).
Meqenëse sistemi përbëhet vetëm nga substanca të gazta, dhe me formimin e amoniakut numri i molekulave zvogëlohet, atëherë me rritjen e presionit ekuilibri do të zhvendoset në të djathtë, drejt një rendimenti më të madh të amoniakut. Prandaj, sinteza industriale e amoniakut kryhet në presion të ngritur.
Propozoni kushtet tuaja të temperaturës për sintezën e amoniakut, duke ditur efektin termik të reaksionit dhe duke iu nënshtruar rendimentit maksimal të produktit. Si lidhen këto kushte me faktorët kinetikë të procesit?
Si do të ndikohet në ekuilibrin e reaksioneve të mëposhtme nga rritja e presionit?
inhibitor i katalizatorit të kinetikës kimike
CaCO3(c.) - CaO(c.) + CO2(g.);
4Fe(c.) + 3O2(g.) - 2Fe2O3(c.).
Në reaksionin e parë, vetëm dioksidi i karbonit CO2 është i gaztë, prandaj, me rritjen e presionit, ekuilibri do të zhvendoset majtas, drejt zvogëlimit të sasisë së substancës së gaztë.
Konsideroni vetë rastin e dytë.
Si duhet ndryshuar presioni në këto reaksione për të arritur një rendiment më të lartë të produkteve?
Të gjitha rastet e ndryshimeve në gjendjen e një sistemi ekuilibri nën ndikime të jashtme mund të përgjithësohen duke formuluar parimin e Le Chatelier:
Nëse një ndikim i jashtëm ushtrohet në një sistem në gjendje ekuilibri, atëherë ekuilibri zhvendoset në drejtimin që dobëson efektin e ndikimit të jashtëm.
Kontrolloni nëse parimi i Le Chatelier vlen në të gjitha rastet e diskutuara më sipër.
Jepni vetes shembuj të ndryshimit të ekuilibrave kur ndryshojnë kushtet e jashtme dhe shpjegoni ato bazuar në parimin e Le Chatelier.
Pra, ne kemi shqyrtuar çështjet kryesore që lidhen me modelet e reaksioneve kimike. Njohja e këtyre modeleve do t'ju lejojë të ndikoni në mënyrë domethënëse në kushtet për kryerjen e proceseve të caktuara në mënyrë që të merrni një rezultat optimal.
Pyetje për vetëkontroll
- 1. Cilat reaksione quhen të kthyeshme?
- 2. Si dhe pse ndryshojnë shpejtësitë e reaksioneve të përparme dhe të kundërta me kalimin e kohës?
- 3. Çfarë quhet ekuilibër kimik?
- 4. Cila sasi e karakterizon në mënyrë sasiore ekuilibrin kimik?
- 5. Nga varet vlera e konstantës së ekuilibrit: përqendrimi i reaktantëve; natyra e substancave reaguese; presioni i përgjithshëm; temperatura; prania e një katalizatori?
- 6. Cilat shenja janë karakteristike për ekuilibrin e vërtetë kimik?
- 7. Cili është ndryshimi midis ekuilibrit kimik të rremë dhe ekuilibrit të vërtetë?
- 8. Jepni formulimin e parimit të Le Chatelier.
- 9. Formuloni pasoja nga parimi i Le Chatelier.
Detyra 2 nga 15
2 .
Ekuilibri kimik në sistem
C 4 H 10 (g) ⇄ C 4 H 6 (g) + 2H 2 (g) - Q
do të zhvendoset drejt substancave fillestare kur
E drejta
Sipas parimit të Le Chatelier -
E gabuar
Sipas parimit të Le Chatelier - Nëse një sistem ekuilibri ndikohet nga jashtë, duke ndryshuar ndonjë nga faktorët që përcaktojnë pozicionin e ekuilibrit, atëherë drejtimi i procesit në sistem që dobëson këtë ndikim do të rritet.
Kur temperatura ulet (ndikimi i jashtëm - ftohja e sistemit), sistemi do të tentojë të rrisë temperaturën, që do të thotë se procesi ekzotermik (reagimi i kundërt) intensifikohet, ekuilibri do të zhvendoset majtas, drejt reagentëve.
Detyra 3 nga 15
3 .
Ekuilibri në reaksion
CaCO 3 (tv) = CaO (tv) + CO 2 (g) - Q
do të zhvendoset drejt produkteve kur
E drejta
Sipas parimit të Le Chatelier - e Nëse një sistem ekuilibri ndikohet nga jashtë, duke ndryshuar ndonjë nga faktorët që përcaktojnë pozicionin e ekuilibrit, atëherë drejtimi i procesit në sistem që dobëson këtë ndikim do të intensifikohet -
E gabuar
Sipas parimit të Le Chatelier - e Nëse një sistem ekuilibri ndikohet nga jashtë, duke ndryshuar ndonjë nga faktorët që përcaktojnë pozicionin e ekuilibrit, atëherë drejtimi i procesit në sistem që dobëson këtë ndikim do të intensifikohet - kur temperatura rritet (ngrohja), sistemi do të tentojë të ulë temperaturën, që do të thotë se procesi i thithjes së nxehtësisë intensifikohet, ekuilibri do të zhvendoset drejt reaksionit endotermik, d.m.th. ndaj produkteve.
Detyra 4 nga 15
4 .
Ekuilibri në reaksion
C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C 2 H 5 OH (g) + P
do të zhvendoset drejt produktit kur
E drejta
Sipas parimit të Le Chatelier - e
E gabuar
Sipas parimit të Le Chatelier - e Nëse një sistem ekuilibri ndikohet nga jashtë, duke ndryshuar ndonjë nga faktorët që përcaktojnë pozicionin e ekuilibrit, atëherë drejtimi i procesit në sistem që dobëson këtë ndikim do të rritet - ndërsa presioni total rritet, sistemi do të tentojë ta ulë atë, ekuilibri do të zhvendoset drejt një sasie më të vogël të substancave të gazta, pra drejt produkteve.
Detyra 5 nga 15
5 .
O 2 (g) + 2CO (g) ⇄ 2CO 2 (g) + P
A. Me uljen e temperaturës, ekuilibri kimik në këtë sistem do të zhvendoset drejt produkteve të reaksionit.
B. Kur përqendrimi i monoksidit të karbonit ulet, ekuilibri i sistemit do të zhvendoset drejt produkteve të reaksionit.
E drejta
E gabuar
Vetëm A është e vërtetë, sipas parimit të Le Chatelier, me uljen e temperaturës, ekuilibri kimik zhvendoset drejt reaksionit ekzotermik, pra produkteve të reaksionit. Pohimi B është i pasaktë, sepse kur përqendrimi i monoksidit të karbonit zvogëlohet, sistemi do të tentojë ta rrisë atë, domethënë drejtimi në të cilin formohet do të rritet, ekuilibri i sistemit zhvendoset majtas, drejt reagentëve.
Detyra 6 nga 15
6 .
Me rritjen e presionit, rendimenti i produktit(eve) në një reaksion të kthyeshëm rritet
E drejta
E gabuar
Sipas parimit të Le Chatelier - e Nëse një sistem ekuilibri ndikohet nga jashtë, duke ndryshuar ndonjë nga faktorët që përcaktojnë pozicionin e ekuilibrit, atëherë drejtimi i procesit në sistem që dobëson këtë ndikim do të rritet - ndërsa presioni rritet, sistemi do të tentojë ta ulë atë dhe ekuilibri do të zhvendoset drejt një sasie më të vogël të substancave të gazta. Kjo do të thotë, në reaksionet në të cilat sasia e substancave të gazta në anën e djathtë të ekuacionit (në produkte) është më e vogël se në anën e majtë (në reaktantët), një rritje e presionit do të çojë në një rritje të rendimentit të produkti(et), me fjalë të tjera, ekuilibri do të zhvendoset drejt produkteve. Ky kusht plotësohet vetëm në opsionin e dytë - në anën e majtë - 2 mol gaz, në anën e djathtë - 1 mol gaz.
Në këtë rast, substancat e ngurta dhe të lëngëta nuk kontribuojnë në zhvendosjen e ekuilibrit. Nëse sasitë e substancave të gazta në anën e djathtë dhe të majtë të ekuacionit janë të barabarta, një ndryshim në presion nuk do të çojë në një zhvendosje të ekuilibrit.
Detyra 7 nga 15
7 .
Për të zhvendosur ekuilibrin kimik në sistem
H 2 (g) + Br 2 (g) ⇄ 2HBr (g) + Q
ndaj produktit është i nevojshëm
E drejta
E gabuar
Sipas parimit të Le Chatelier, sistemi reagon ndaj ndikimeve të jashtme. Prandaj, ekuilibri mund të zhvendoset djathtas, drejt produktit, nëse temperatura zvogëlohet, rritet përqendrimi i substancave fillestare ose zvogëlohet sasia e produkteve të reaksionit. Meqenëse sasitë e substancave të gazta në anën e djathtë dhe të majtë të ekuacionit janë të barabarta, një ndryshim në presion nuk do të zhvendosë ekuilibrin. Shtimi i bromit do të çojë në një intensifikimin e proceseve që e konsumojnë atë, d.m.th. ekuilibri do të zhvendoset drejt produkteve.
Detyra 8 nga 15
8 .
Në sistem
2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g) + Pnjë zhvendosje e ekuilibrit kimik në të djathtë do të ndodhë kur
E drejta
E gabuar
Ulni temperaturën (d.m.th. reaksioni i drejtpërdrejtë është ekzotermik), rritni përqendrimin e substancave fillestare ose zvogëloni sasinë e produkteve të reaksionit ose rrisni presionin (pasi reaksioni i drejtpërdrejtë ndodh me një ulje të vëllimit të përgjithshëm të substancave të gazta).
Detyra 9 nga 15
9 .
A janë të sakta gjykimet e mëposhtme për ndryshimin e ekuilibrit kimik në sistem?
CO (g) + Cl 2 (g) ⇄ COCl 2 (g) + P
A. Kur presioni rritet, ekuilibri kimik zhvendoset drejt produktit të reaksionit.
B. Me uljen e temperaturës, ekuilibri kimik në këtë sistem do të zhvendoset drejt produktit të reaksionit.
E drejta
Sipas parimit të Le Chatelier, sistemi reagon ndaj ndikimeve të jashtme. Prandaj, për të zhvendosur ekuilibrin në të djathtë, drejt produktit, mundeni zvogëloni temperaturën rrisin presionin e gjakut
E gabuar
Sipas parimit të Le Chatelier, sistemi reagon ndaj ndikimeve të jashtme. Prandaj, për të zhvendosur ekuilibrin në të djathtë, drejt produktit, mundeni zvogëloni temperaturën(d.m.th. reaksioni i drejtpërdrejtë është ekzotermik), rrisni përqendrimin e lëndëve fillestare ose zvogëloni sasinë e produkteve të reaksionit ose rrisin presionin e gjakut(sepse reaksioni i drejtpërdrejtë ndodh me zvogëlimin e vëllimit të përgjithshëm të substancave të gazta). Pra, të dy gjykimet janë të sakta.
Detyra 10 nga 15
10 .
Në sistem
SO 2 (g) + Cl 2 (g) ⇄ SO 2 Cl 2 (g) + P
zhvendosja e ekuilibrit kimik djathtas kontribuon në
E drejta
E gabuar
Detyra 11 nga 15
11 .
Në cilin sistem rritja e përqendrimit të hidrogjenit e zhvendos ekuilibrin kimik majtas?
E drejta
E gabuar
Sipas parimit të Le Chatelier, kur përqendrimi i një komponenti rritet, sistemi do të priret të zvogëlojë përqendrimin e tij, d.m.th., ta konsumojë atë. Në një reaksion ku hidrogjeni është produkt, një rritje në përqendrimin e tij e zhvendos ekuilibrin kimik në të majtë, drejt konsumit të tij.
Detyra 12 nga 15
12 .
Ndërsa presioni total rritet, ekuilibri do të zhvendoset drejt produkteve në reaksion
E drejta
Sipas parimit të Le Chatelier - e Nëse një sistem ekuilibri ndikohet nga jashtë, duke ndryshuar ndonjë nga faktorët që përcaktojnë pozicionin e ekuilibrit, atëherë drejtimi i procesit në sistem që dobëson këtë ndikim do të rritet -
E gabuar
Sipas parimit të Le Chatelier - e Nëse një sistem ekuilibri ndikohet nga jashtë, duke ndryshuar ndonjë nga faktorët që përcaktojnë pozicionin e ekuilibrit, atëherë drejtimi i procesit në sistem që dobëson këtë ndikim do të rritet - ndërsa presioni total rritet, sistemi do të tentojë ta ulë atë dhe ekuilibri do të zhvendoset drejt një sasie më të vogël të substancave të gazta. Vetëm në opsionin e katërt produktet përmbajnë më pak substanca të gazta, d.m.th. një reaksion i drejtpërdrejtë vazhdon me një ulje të vëllimit, kështu që një rritje në presionin total do të zhvendosë ekuilibrin drejt produkteve në këtë reaksion.
Detyra 1 nga 15
1 .
Ndërsa presioni total zvogëlohet, ekuilibri do të zhvendoset drejt produkteve në reaksion
E drejta
e
E gabuar
Sipas parimit të Le Chatelier - një ulje e presionit do të çojë në një intensifikimin e proceseve që rrisin presionin, që do të thotë se ekuilibri do të zhvendoset drejt një numri më të madh grimcash të gazta (të cilat krijojnë presion). Vetëm në rastin e dytë ka më shumë substanca të gazta në produktet (në anën e djathtë të ekuacionit) sesa në reaktantët (në anën e majtë të ekuacionit).
Detyrë
Tregoni se si do të ndikojë:
a) rritje e presionit;
b) rritja e temperaturës;
c) një rritje në përqendrimin e oksigjenit për të balancuar sistemin:
2 CO (G) + O 2 (G) ↔ 2CO 2 (G) + Q
Zgjidhja:
a) Ndryshimi i presionit ndryshon ekuilibrin e reaksioneve që përfshijnë substanca të gazta (d). Le të përcaktojmë vëllimet e substancave të gazta para dhe pas reaksionit duke përdorur koeficientët stoikiometrikë:
Sipas parimit të Le Chatelier, me presion në rritje , bilanci ndryshon drejt arsimitI substanca që zënë më pak o b b hamë, prandaj ekuilibri do të zhvendoset djathtas, d.m.th. drejt formimit të CO 2, drejt reaksionit të drejtpërdrejtë (→) .
b) Sipas parimit të Le Chatelier, ndërsa temperatura rritet, bilanci ndryshon drejt reaksionit endotermik (- P ), d.m.th. drejt reaksionit të kundërt - reaksioni i dekompozimit të CO 2 (←) , sepse sipas ligjit të ruajtjes së energjisë:
Q - 2 CO (g) + O 2 (g) ↔ 2 CO 2 (g) + Q
V) Me rritjen e përqendrimit të oksigjenit ekuilibri i sistemit ndryshon drejt prodhimit të CO 2 (→) sepsenjë rritje në përqendrimin e reaktantëve (të lëngshëm ose të gaztë) zhvendoset drejt produkteve, d.m.th. drejt reagimit të drejtpërdrejtë.
Për më tepër:
Shembulli 1. Sa herë do të ndryshojë shpejtësia e reagimit përpara dhe të kundërt në sistem:
2 KËSHTU QË 2 (d) +O 2 (g) = 2KËSHTU QË 3 (G)
nëse vëllimi i përzierjes së gazit zvogëlohet për tre herë? Në cilin drejtim do të zhvendoset ekuilibri i sistemit?
Zgjidhje. Le të shënojmë përqendrimet e reaktantëve: [KËSHTU QË 2 ]= a , [RRETH 2 ] = b , [ KËSHTU QË 3 ] = Me. Sipas ligjit të shpejtësisë së masësv reaksionet e drejtpërdrejta dhe të kundërta përpara ndryshimit të vëllimit:
v etj = Ka 2 b
v arr. = TE 1 Me 2 .
Pas zvogëlimit të vëllimit të një sistemi homogjen me tre herë, përqendrimi i secilit prej reaktantëve do të rritet tre herë:KËSHTU QË 2 ] = 3 A , [RRETH 2 ] = 3 b ; [ KËSHTU QË 3 ] = 3 Me . Në përqendrime të reja të shpejtësisëv ’ reagimi përpara dhe i kundërt:
v ’ etj = TE (3 A ) 2 (3 b ) = 27 Ka 2 b
v ’ arr. = TE 1 (3 Me ) 2 = 9 TE 1 Me 2
Nga këtu:
Rrjedhimisht, shpejtësia e reagimit përpara u rrit me 27 herë, dhe shpejtësia e reagimit të kundërt me vetëm nëntë herë. Balanca e sistemit është zhvendosur drejt arsimitKËSHTU QË 3 .
Shembulli 2. Llogaritni sa herë do të rritet shpejtësia e një reaksioni që ndodh në fazën e gazit kur temperatura rritet nga 30 në 70 O C, nëse koeficienti i temperaturës së reaksionit është 2.
Zgjidhje. Varësia e shpejtësisë së një reaksioni kimik nga temperatura përcaktohet nga rregulli empirik Van't Hoff sipas formulës:
Prandaj, shkalla e reagimitν T 2 në një temperaturë prej 70 O Me më shumë shpejtësi reagimiν T 1 në një temperaturë prej 30 O C 16 herë.
Shembulli 3. Konstanta e ekuilibrit të një sistemi homogjen:
CO(g) + H 2 O(g) = CO 2 (g) + N 2 (G)
në 850 O C është e barabartë me 1. Llogaritni përqendrimet e të gjitha substancave në ekuilibër nëse përqendrimet fillestare janë: [CO] ref =3 mol/l, [H 2 RRETH] ref = 2 mol/l.
Zgjidhje. Në ekuilibër, shpejtësitë e reaksioneve të përparme dhe të kundërta janë të barabarta, dhe raporti i konstanteve të këtyre shpejtësive është konstant dhe quhet konstanta e ekuilibrit të sistemit të caktuar:
v pr = TE 1 [ËNDËR 2 RRETH]
v arr. = K 2 [CO 2 ][N 2 ]
Në deklaratën e problemit jepen përqendrimet fillestare, ndërsa në shprehjeTE R përfshin vetëm përqendrimet ekuilibër të të gjitha substancave në sistem. Le të supozojmë se në momentin e përqendrimit të ekuilibrit [CO 2 ] R = X mol/l. Sipas ekuacionit të sistemit do të jetë edhe numri i moleve të hidrogjenit të formuarX mol/l. I njëjti numër nishanesh (X mol/l) CO dhe H 2 O shpenzohet për arsimX nishanet CO 2 dhe N 2 . Prandaj, përqendrimet e ekuilibrit të të katër substancave janë:
[CO 2
]
R = [H 2
]
R =
X
mol/l;
[CO] R = (3 – X ) mol/l;
[H 2 RRETH] R = (2 – X ) mol/l.
Duke ditur konstantën e ekuilibrit, gjejmë vlerënX , dhe pastaj përqendrimet fillestare të të gjitha substancave:
Kështu, përqendrimet e dëshiruara të ekuilibrit janë:
[CO 2 ] R = 1,2 mol/l;
[H 2 ] R = 1,2 mol/l;
[CO] R = 3 – 1,2 = 1,8 mol/l;
[H 2 RRETH] R = 2 – 1,2 = 0,8 mol/l.
Shembulli 4. Në një temperaturë të caktuar, përqendrimet e ekuilibrit në sistem
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g) ishin: = 0,2 mol/l, = 0,32 mol/l, = 0,16 mol/l. Përcaktoni konstantën e ekuilibrit në këtë temperaturë dhe përqendrimet fillestare të CO dhe O 2 nëse përzierja fillestare nuk përmban CO 2.
Zgjidhja:
1). Meqenëse përqendrimet e ekuilibrit janë dhënë në deklaratën e problemit, konstanta e ekuilibrit është e barabartë me 2:
2). Nëse përzierja fillestare nuk përmbante CO 2, atëherë në momentin e ekuilibrit kimik në sistem u formuan 0,16 mol CO 2.
Sipas UHR:
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2CO 2 (g)
Formimi i 0,16 mol CO 2 kërkohet:
υ reagoi (CO) = υ (CO 2) = 0,16 mol
υ reagoi (O 2) = 1/2υ (CO 2) = 0,08 mol
Prandaj,
υ fillestar = υ reagoi + υ ekuilibri
υ fillestar (CO) = 0,16 +0,2 = 0,36 mol
υ fillestar (O 2) = 0,08 +0,32 = 0,4 mol
|
Substanca |
CO2 |
||
|
Nga origjinali |
0,36 |
||
|
C reagoi |
0,16 |
0,08 |
0,16 |
|
ekuilibri C |
0,32 |
0,16 |
Shembulli 5.Përcaktoni përqendrimin ekuilibër të HI në sistem
H 2 (g) + I 2 (g) ↔ 2HI (g) ,
nëse në një temperaturë të caktuar konstanta e ekuilibrit është 4, dhe përqendrimet fillestare të H 2, I 2 dhe HI janë, përkatësisht, 1, 2 dhe 0 mol/l.
Zgjidhje. Le të formohet x mol/l në një moment të caktuar kohor HI
|
Substanca |
H 2 |
Unë 2 |
|
|
nga burimi , mol/l |
|||
|
me pro-reagojnë. , mol/l |
x/2 |
x/2 |
|
|
c të barabartë , mol/l |
1-x/2 |
PCl 5 (g) = RS l 3 (d) + ME l 2(G); Δ N= + 92,59 kJ. Si të ndryshohet: a) temperatura; b) presioni; c) përqendrimi për të zhvendosur ekuilibrin drejt një reaksioni të drejtpërdrejtë - zbërthimiPCl 5 ? Zgjidhje. Një zhvendosje ose zhvendosje në ekuilibrin kimik është një ndryshim në përqendrimet e ekuilibrit të substancave reaguese si rezultat i një ndryshimi në një nga kushtet e reaksionit. Drejtimi në të cilin është zhvendosur ekuilibri përcaktohet nga parimi i Le Chatelier: a) që nga reaksioni i zbërthimitPCl 5 endotermike (Δ N > 0) atëherë për të zhvendosur ekuilibrin drejt reaksionit të drejtpërdrejtë është e nevojshme të rritet temperatura; b) meqenëse në këtë sistem zbërthimi i PCl 5 çon në një rritje të vëllimit (nga një molekulë gazi formohen dy molekula të gazta), atëherë për të zhvendosur ekuilibrin drejt një reaksioni të drejtpërdrejtë është e nevojshme të zvogëlohet presioni; c) një zhvendosje e ekuilibrit në drejtimin e treguar mund të arrihet duke rritur përqendrimin e RSl 5 , dhe një rënie në përqendrimin e PCl 3 ose Cl 2 . |
Studimi i parametrave të një sistemi, duke përfshirë materialet fillestare dhe produktet e reaksionit, bën të mundur të zbuloni se cilët faktorë ndryshojnë ekuilibrin kimik dhe çojnë në ndryshimet e dëshiruara. Teknologjitë industriale bazohen në përfundimet e Le Chatelier, Brown dhe shkencëtarë të tjerë në lidhje me metodat për kryerjen e reaksioneve të kthyeshme, të cilat bëjnë të mundur kryerjen e proceseve që më parë dukeshin të pamundura dhe marrjen e përfitimeve ekonomike.
Shumëllojshmëri procesesh kimike
Bazuar në karakteristikat e efektit termik, shumë reaksione klasifikohen si ekzo- ose endotermike. Të parët vijnë me formimin e nxehtësisë, për shembull, oksidimi i karbonit, hidratimi i acidit sulfurik të koncentruar. Lloji i dytë i ndryshimit shoqërohet me thithjen e energjisë termike. Shembuj të reaksioneve endotermike: zbërthimi i karbonatit të kalciumit me formimin e gëlqeres së shuar dhe dioksidit të karbonit, formimi i hidrogjenit dhe karbonit gjatë dekompozimit termik të metanit. Në ekuacionet e proceseve ekzo- dhe endotermike, është e nevojshme të tregohet efekti termik. Rishpërndarja e elektroneve ndërmjet atomeve të substancave reaguese ndodh në reaksionet redoks. Katër lloje të proceseve kimike dallohen sipas karakteristikave të reagentëve dhe produkteve:
Për të karakterizuar proceset, është e rëndësishme plotësia e ndërveprimit të përbërjeve reaguese. Kjo veçori qëndron në bazë të ndarjes së reaksioneve në të kthyeshme dhe të pakthyeshme.
Kthyeshmëria e reaksioneve
Proceset e kthyeshme përbëjnë shumicën e fenomeneve kimike. Formimi i produkteve përfundimtare nga reaktantët është një reagim i drejtpërdrejtë. Në rastin e kundërt, substancat fillestare merren nga produktet e dekompozimit ose sintezës së tyre. Në përzierjen reaguese, lind një ekuilibër kimik në të cilin përftohet i njëjti numër përbërësish sa dekompozohen molekulat origjinale. Në proceset e kthyeshme, në vend të shenjës "=" midis reaktantëve dhe produkteve, përdoren simbolet "↔" ose "⇌". Shigjetat mund të jenë të pabarabarta në gjatësi, gjë që është për shkak të dominimit të njërit prej reagimeve. Në ekuacionet kimike, ju mund të tregoni karakteristikat agregate të substancave (g - gazra, g - lëngje, t - solide). Metodat e bazuara shkencërisht për të ndikuar në proceset e kthyeshme kanë një rëndësi të madhe praktike. Kështu, prodhimi i amoniakut u bë fitimprurës pas krijimit të kushteve që zhvendosën ekuilibrin drejt formimit të produktit të synuar: 3H 2 (g) + N 2 (g) ⇌ 2NH 3 (g). Dukuritë e pakthyeshme çojnë në shfaqjen e një përbërjeje të patretshme ose pak të tretshme dhe në formimin e një gazi që largohet nga sfera e reaksionit. Procese të tilla përfshijnë shkëmbimin e joneve dhe zbërthimin e substancave.
Ekuilibri kimik dhe kushtet për zhvendosjen e tij
Karakteristikat e proceseve të përparme dhe të kundërta ndikohen nga disa faktorë. Një prej tyre është koha. Përqendrimi i substancës së marrë për reaksion zvogëlohet gradualisht, dhe përbërja përfundimtare rritet. Reagimi përpara është gjithnjë e më i ngadalshëm, ndërsa procesi i kundërt po fiton shpejtësi. Në një interval të caktuar, dy procese të kundërta ndodhin në mënyrë sinkrone. Ndërveprimet ndërmjet substancave ndodhin, por përqendrimet nuk ndryshojnë. Arsyeja është ekuilibri kimik dinamik i vendosur në sistem. Ruajtja ose ndryshimi i tij varet nga:
- kushtet e temperaturës;
- përqendrimet e komponimeve;
- presioni (për gazrat).
Zhvendosja e ekuilibrit kimik
Në 1884, shkencëtari i shquar nga Franca A.L. Le Chatelier propozoi një përshkrim të mënyrave për të hequr një sistem nga një gjendje ekuilibri dinamik. Metoda bazohet në parimin e nivelimit të efekteve të faktorëve të jashtëm. Le Chatelier vuri re se proceset lindin në përzierjen reaguese që kompensojnë ndikimin e forcave të jashtme. Parimi i formuluar nga studiuesi francez thotë se një ndryshim i kushteve në një gjendje ekuilibri favorizon shfaqjen e një reaksioni që dobëson ndikimet e jashtme. Zhvendosja e ekuilibrit i bindet këtij rregulli; vërehet kur përbërja, kushtet e temperaturës dhe presioni ndryshojnë. Teknologjitë e bazuara në gjetjet e shkencëtarëve përdoren në industri. Shumë procese kimike që konsideroheshin praktikisht të pamundura kryhen duke përdorur metoda të zhvendosjes së ekuilibrit.
Efekti i përqendrimit
Një ndryshim në ekuilibër ndodh nëse disa komponentë hiqen nga zona e ndërveprimit ose futen pjesë shtesë të një substance. Heqja e produkteve nga përzierja e reaksionit zakonisht shkakton një rritje të shkallës së formimit të tyre; shtimi i substancave, përkundrazi, çon në dekompozimin e tyre preferencial. Në procesin e esterifikimit, acidi sulfurik përdoret për dehidrim. Kur futet në sferën e reaksionit, rendimenti i acetatit metil rritet: CH 3 COOH + CH 3 OH ↔ CH 3 COOCH 3 + H 2 O. Nëse shtoni oksigjen që ndërvepron me dioksidin e squfurit, ekuilibri kimik zhvendoset drejt reaksioni i formimit të trioksidit të squfurit. Oksigjeni lidhet me molekulat SO 3, përqendrimi i tij zvogëlohet, gjë që është në përputhje me rregullin e Le Chatelier për proceset e kthyeshme.
Ndryshimi i temperaturës
Proceset që përfshijnë thithjen ose çlirimin e nxehtësisë janë endotermike dhe ekzotermike. Për të zhvendosur ekuilibrin, përdoret ngrohja ose heqja e nxehtësisë nga përzierja reaguese. Rritja e temperaturës shoqërohet me një rritje të shkallës së fenomeneve endotermike, në të cilat thithet energji shtesë. Ftohja çon në avantazhin e proceseve ekzotermike që ndodhin me lëshimin e nxehtësisë. Kur dioksidi i karbonit ndërvepron me qymyrin, ngrohja shoqërohet me një rritje të përqendrimit të monoksidit, dhe ftohja çon në formimin mbizotërues të blozës: CO 2 (g) + C (t) ↔ 2CO (g).
Efekti i presionit
Ndryshimet e presionit janë një faktor i rëndësishëm për reagimin e përzierjeve që përfshijnë komponime të gazta. Ju gjithashtu duhet t'i kushtoni vëmendje ndryshimit në vëllimet e substancave fillestare dhe rezultuese. Një ulje e presionit çon në një dukuri preferenciale të fenomeneve në të cilat rritet vëllimi i përgjithshëm i të gjithë përbërësve. Rritja e presionit e drejton procesin drejt uljes së vëllimit të të gjithë sistemit. Ky model vërehet në reagimin e formimit të amoniakut: 0,5N 2 (g) + 1,5 N 2 (g) ⇌ NH 3 (g). Një ndryshim në presion nuk do të ndikojë në ekuilibrin kimik në ato reaksione që ndodhin në një vëllim konstant.
Kushtet optimale për procesin kimik
Krijimi i kushteve për një ndryshim në ekuilibër përcakton kryesisht zhvillimin e teknologjive moderne kimike. Përdorimi praktik i teorisë shkencore kontribuon në marrjen e rezultateve optimale të prodhimit. Shembulli më i mrekullueshëm është prodhimi i amoniakut: 0,5N 2 (g) + 1,5 N 2 (g) ⇌ NH 3 (g). Një rritje në përmbajtjen e molekulave N 2 dhe H 2 në sistem është e favorshme për sintezën e substancave komplekse nga ato të thjeshta. Reagimi shoqërohet me lëshimin e nxehtësisë, kështu që një ulje e temperaturës do të shkaktojë një rritje të përqendrimit të NH 3. Vëllimi i përbërësve fillestarë është më i madh se produkti i synuar. Një rritje e presionit do të sigurojë një rritje të rendimentit të NH 3.
Në kushtet e prodhimit, zgjidhet raporti optimal i të gjithë parametrave (temperatura, përqendrimi, presioni). Për më tepër, zona e kontaktit midis reagentëve ka një rëndësi të madhe. Në sistemet e ngurta heterogjene, një rritje e sipërfaqes çon në një rritje të shpejtësisë së reagimit. Katalizatorët rrisin shpejtësinë e reaksioneve të përparme dhe të kundërta. Përdorimi i substancave me veti të tilla nuk çon në një ndryshim të ekuilibrit kimik, por përshpejton fillimin e tij.
Katalogu i detyrave.
Detyrat përgatitore
Merrni teste për këto detyra
Kthehu te katalogu i detyrave
Versioni për printim dhe kopjim në MS Word
Ekuilibri kimik në reaksion zhvendoset drejt formimit të produktit të reaksionit kur
1) ulje e presionit
2) rritja e temperaturës
3) shtimi i një katalizatori
4) shtimi i hidrogjenit
Zgjidhje.
Një ulje e presionit (ndikimi i jashtëm) do të çojë në një intensifikimin e proceseve që rrisin presionin, që do të thotë se ekuilibri do të zhvendoset drejt një numri më të madh të grimcave të gazta (që krijojnë presion), d.m.th. drejt reagentëve.
Kur temperatura rritet (ndikimi i jashtëm), sistemi do të tentojë të ulë temperaturën, që do të thotë se procesi i thithjes së nxehtësisë intensifikohet. ekuilibri do të zhvendoset drejt reaksionit endotermik, d.m.th. drejt reagentëve.
Shtimi i hidrogjenit (ndikimi i jashtëm) do të çojë në një intensifikimin e proceseve që konsumojnë hidrogjen, d.m.th. ekuilibri do të zhvendoset drejt produktit të reaksionit
Përgjigje: 4
Burimi: Yandex: Puna e trajnimit të Provimit të Unifikuar të Shtetit në kimi. Opsioni 1.
Ekuilibri zhvendoset drejt substancave fillestare kur
1) ulje e presionit
2) ngrohje
3) futja e një katalizatori
4) shtimi i hidrogjenit
Zgjidhje.
Parimi i Le Chatelier - nëse një sistem në ekuilibër ndikohet nga jashtë duke ndryshuar ndonjë nga kushtet e ekuilibrit (temperatura, presioni, përqendrimi), atëherë proceset në sistem që synojnë kompensimin e ndikimit të jashtëm përmirësohen.
Një ulje e presionit (ndikimi i jashtëm) do të çojë në një intensifikimin e proceseve që rrisin presionin, që do të thotë se ekuilibri do të zhvendoset drejt një numri më të madh të grimcave të gazta (që krijojnë presion), d.m.th. ndaj produkteve të reaksionit.
Kur temperatura rritet (ndikimi i jashtëm), sistemi do të tentojë të ulë temperaturën, që do të thotë se procesi i thithjes së nxehtësisë intensifikohet. ekuilibri do të zhvendoset drejt reaksionit endotermik, d.m.th. ndaj produkteve të reaksionit.
Katalizatori nuk ndikon në zhvendosjen e ekuilibrit
Shtimi i hidrogjenit (ndikimi i jashtëm) do të çojë në një intensifikimin e proceseve që konsumojnë hidrogjen, d.m.th. ekuilibri do të zhvendoset drejt substancave fillestare
Përgjigje: 4
Burimi: Yandex: Puna e trajnimit të Provimit të Unifikuar të Shtetit në kimi. Opsioni 2.
Dmitry Kolomiets 11.12.2016 17:35
4 nuk mund të jetë e saktë sepse Kur shtohet hidrogjeni, ekuilibri do të zhvendoset drejt konsumit të tij - drejt produkteve të reaksionit
Aleksandër Ivanov
Mbetet për të kuptuar se cilës pjesë të ekuacionit PRODUKTET i përkasin
Në sistem
një zhvendosje e ekuilibrit kimik në të djathtë do të kontribuojë në
1) uljen e temperaturës
2) rritja e përqendrimit të oksidit të dioksidit të karbonit (II).
3) rritje e presionit
4) reduktimi i përqendrimit të klorit
Zgjidhje.
Është e nevojshme të analizohet reagimi dhe të zbulohet se cilët faktorë do të kontribuojnë në një zhvendosje të ekuilibrit në të djathtë. Reagimi është en-do-ter-mi-che-skaya, ndodh me një rritje të vëllimit të produkteve të gazta, homogjene, duke vazhduar në fazën e gazit. Sipas parimit të Le Chatelier, sistemi ushtron një reagim ndaj një veprimi të jashtëm. Prandaj, ju mund ta zhvendosni ekuilibrin djathtas nëse rritni temperaturën, ulni presionin, rritni përqendrimin e substancave fillestare ose zvogëloni numrin e ri-veprimeve të produkteve. Duke i krahasuar këto parametra me opsionet nga ve-tov, ne zgjedhim përgjigjen nr. 4.
Përgjigje: 4
Zhvendosja e ekuilibrit kimik në të majtë në një reaksion
do të kontribuojë
1) reduktimi i përqendrimit të klorit
2) ulja e përqendrimit të klorurit të hidrogjenit
3) rritje e presionit
4) ulje e temperaturës
Zgjidhje.
Ndikimi në një sistem në ekuilibër shoqërohet me rezistencë nga ana e tij. Kur përqendrimi i substancave fillestare ulet, ekuilibri zhvendoset drejt formimit të këtyre substancave, d.m.th. në të majtë.
