Равновесие в гетерогенной среде

Равновесие.

Состояние равновесия – состояние для которого характерно равенство скорости прямой и обратной реакции. Большинство р-й обратимы – идут в 2х направлениях. Лишь небольшая часть р-й протекает до конца – осадок

образование газа

образование воды

с большим тепловым эффектом(Δ H«0)

При наступлении равновесия процесс не прекращается – образуются и распадаются одновременно равновесные концентрации=const.

Константа равновесия равна произведению равновесных концентраций продуктов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам деленное на произведение равновесных концентраций исх. в-в в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам.

Константа равновесия показывает отношение скорости прямой р-и к скорости обратной – физический смысл.

Диссоциация – обратимый процесс.

К_{НЕСТОЙКОСТИ}=К_НЕСТ – константа диссоциации комплексного иона.

Закон действия масс (для обратимых р-й): химическое равновесие в обратимых р-ях при постоянной Т устанавливается тогда, когда отношение произведения концентраций образующихся веществ к произведению концентраций веществ, вступающих в р-ю, становится равным постоянной для данной реакции величине k.

Принцип Ле Шателье если изменить одно из условий, при которых система находится в равновесии, то равновесие будет смещаться в направлении реакций, противодействующих(противоположных) внешнему воздействию.

Влияние концентрации(С) – если ↑ С_ИСХ→ р-я в сторону продуктов. ↑ С_ПРОД← р-я в сторону исх. в-в. ↓ С_ИСХ← р-я в сторону исх. в-в. ↓ С_ПРОД→ р-я в сторону продуктов.

Влияние давления(Р) ↑ Р→ в сторону уменьшения кол-ва моль газа. ↓ Р→ в сторону увеличения кол-ва моль газа.

Если р-я протекает с увеличением числа молекул(диссоциация), то повышение давления препятствует, а уменьшение давления благоприятствует р-и.

Если р-я протекает с уменьшением числа молекул, то повышение давления благоприятствует р-и, а уменьшение давления препятствует ей

Влияние температуры(Т) ↑ Т→ в сторону эндотермической р-и (Δ Н> 0, -Q), ↓ Т→ в сторону экзотермической р-и (Δ Н< 0, +Q).

Равновесие в гетерогенной среде

Фаза – гомогенная система или ее часть. Совокупность однородных и одинаковых по составу, структуре и свойствам частей системы, отделенных друг от друга поверхностью раздела, на которой свойства меняются скачкообразно. Фазовые равновесия – гетерогенные равновесия, к-е устанавливаются между различными фазами одной системы. Фазовый переход – переход в-ва из одного фазового состояния в другое, сопровождающийся скачкообразным изменением свойств. 1го рода – сопровождается выделением или поглощением теплоты и изменением объема(испарение, плавление, полиморфные переходы…) 2го рода – не выделяется или поглощается теплота и не происходит изменения объема (переход мет в сверхпроводящее состояние, переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние)

Правило фаз Гиббса-Коновалова: число степеней свободы(С) в гетерогенной системе равно числу компонентов(К) минус число фаз(Ф) и плюс число факторов, влияющее на равновесие(n)(Р и Т – влияют). С=К-Ф+n

К – число различных видов молекул, необходимое и достаточное для построения данной системы. К – общее число различных видов молекул минус число независимых хим. р-й между ними.

Зависимые р-и – уравнения к-х получаются в результате суммирования уравнений независимых р-й.

Число степеней свободы – число условий(Т, Р, С_{КОНЦЕНТРАЦИЯ}), к-е можно изменять в известных пределах без изменения числа и вида фаз системы.

С=0 – система инвариантна(нонвариантна) – реакция происходит при строго определенных условиях, характерных для данного в-ва. (давление диссоциации, или упругостью диссоциации)

С=1 – моновариантна. С=2 – двухвариантна, С=n – многовариантна.

Гетерогенные системы различаются: по числу компонентов, по числу фаз, по числу степеней свободы.

Фазовая диаграмма – графическое изображение кривых, отражающая зависимость фазового равновесия от Т и Р.

Фазовая диаграмма H₂O – диаграмма однокомпонентной трехфазовой системы, на которую влияют температура и давление, система инвариантная С=0.

АО – кривая сублимации(С=1), ОС – кривая кипения(С=1), ОВ – кривая плавления(С=0), О – тройная точка(С=0), С – критическая точка(Т=647К, Р=220 атм), в областях между кривыми АО, ОС и ОВ С=2. Каждая кривая относится к двухфазной системе(Ф=2), тройная точка – трехфазная система(Ф=3).

Условие равновесия между твердыми в-вами, жидкостями и газами в зависимости от Т и Р показывает эта диаграмма, область между кривыми описывает существование 1й фазы, линии указывают на равновесие между 2мя фазами, т. О – тройная точка(С=0) описывает условия существования трех фаз.

Фазовая диаграмма диоксида углерода СО₂

При Р< 5, 11 атм СО₂не может существовать в форме жидкости. Если твердый СО₂ (сухой лед) нагревать при Р=1атм, он сублимирует при 195К.

Кривая ОТ имеет наклон вправо, а не влево(как на фазовой диаграмме воды). В отличие от воды твердый СО₂ имеет большую плотность, чем жидкий. Поэтому повышение внешнего давления способствует образованию твердого СО₂.