echilibru chimic, Krugosvet Encyclopedia
echilibru chimic
CHIMICE ECHILIBRUL - starea sistemului chimic în care reacțiile posibile rulează cu viteze egale în direcții opuse. Atunci când concentrațiile de echilibru chimice ale reactanților, temperatura și alți parametri ai sistemului nu se modifică în timp.
Reacțiile ireversibili și reversibile.
În cazul în care se formează soluțiile drenată de acid și alcaline, sare și apă, de exemplu,
HCl + NaOH = NaCl + H2O, iar dacă materialele au fost luate în proporțiile corecte, soluția are o reacție neutră, și nu este nici o urmă de acid clorhidric și hidroxid de sodiu. Dacă cineva încearcă să se efectueze reacția în soluție între substanța formată - clorură de sodiu și apă, atunci nici o schimbare este găsit. In astfel de cazuri noi spunem că reacția acidului cu alcalii este ireversibil, adică reacție nu este. Practic ireversibil la temperatura camerei, multe reacții, de exemplu,
Multe reacții sunt reversibile deja în condiții normale, acest lucru înseamnă că, într-o măsură apreciabilă reacția inversă are loc. De exemplu, dacă încercăm să neutralizeze soluția apoasă alcalină a acidului hipocloros este foarte slab, se pare că neutralizarea reacției nu merge până la capăt, iar soluția este puternic mediu alcalin. Aceasta înseamnă că HClO reacție + NaOH NaClO + H2O este reversibil, adică produse din această reacție, care reacționează unul cu celălalt parțial transferat la compusul părinte. Soluția rezultată este alcalină. Reversible reacția formării esterului (reacție inversă se numește saponificare): RCOOH + R'OH RCOOR „+ H2O, multe alte procese.
La fel ca multe alte concepte în chimie, conceptul de reversibilitate este în mare măsură arbitrară. în general, considerate reacție ireversibilă, după care concentrația de materii prime este completă atât de mică încât să nu poată fi detectate (desigur, acest lucru depinde de sensibilitatea metodelor de analiză). Atunci când condițiile de schimbare (în special temperatura și presiunea) reacție ireversibilă poate fi reversibilă și vice-versa. Astfel, la presiunea atmosferică și la temperaturi sub 1000 ° C, reacția 2H2 + O2 = 2H2O poate fi considerat încă ireversibil, în timp ce la o temperatură de 2500 ° C și deasupra apei disociază în hidrogen și oxigen cu aproximativ 4%, iar la o temperatură de 3000 ° C - deja la 20%.
La sfârșitul secolului al 19-lea. chimist german Maks Bodenshteyn (1871-1942) a studiat în detaliu procesele de formare și de disociere termică a iodhidric: H2 + I2 2HI. Prin variația temperaturii, se poate realiza doar linia de curgere preferențială sau numai reacția inversă, dar, în general, ambele reacții au fost simultan în direcții opuse. Astfel de exemple sunt multe. Una dintre cele mai cunoscute - reacția de sinteză a amoniacului 3H2 + N2 2NH3; și multe alte reacții reversibile, de exemplu, oxidarea dioxidului de sulf 2SO2 + O2 2SO3. reacția acizilor organici cu alcooli etc.
Viteza de reacție și echilibru.
Să presupunem că există o reacție reversibilă A + BC + D. Presupunând că înainte și invers reacțiile să aibă loc într-o singură etapă, rata acestor reacții va fi direct proporțională cu concentrațiile reactivilor: viteza directă reacție v1 = k1 [A] [B], v2 viteză de reacție inversă = k2 [C] [D] (paranteze denotă concentrația molară a reactanților). Se poate observa că, deoarece fluxul de concentrare reacția directă a materiilor prime A și B sunt reduse în mod corespunzător scade și viteza reacției înainte. Viteza reacției inverse, că la momentul inițial este zero (fără produse C și D) este crescută treptat. Mai devreme sau mai târziu va veni un moment în care viteza înainte și reacțiile inverse devin egale. Ulterior, concentrațiile tuturor substanțelor - A, B, C și D nu variază în timp. Aceasta înseamnă că reacția a ajuns la poziția de echilibru și concentrațiile de substanțe care nu schimbă cu timpul se numește echilibrul. Dar, spre deosebire de echilibrul mecanic, în care toate se oprește de mișcare la echilibru chimic, ambele reacții - atât direct, cât și a inversat - continua, dar vitezele lor sunt egale și așa se pare că nici o schimbare în sistem se produce.
Dovedește curge înainte și reacții după atingerea echilibrului poate fi o varietate de moduri inversă. De exemplu, în cazul în care un amestec de hidrogen, azot și amoniac, care se află în poziția de echilibru, introduc putin izotop al hidrogenului - D2 deuteriu. apoi testul imediat sensibil detectează prezența atomilor de deuteriu în moleculele de amoniac. Pe de altă parte, dacă este introdusă în amoniac deuterizat bit sistem NH2 D, deuteriul va apărea imediat în materiile prime sub formă de HD și molecule D2. Un alt experiment spectaculos a fost efectuat la Departamentul de Chimie al Universității de Stat din Moscova. Placa de argint a fost plasat într-o soluție de azotat de argint, prin care s-a observat nici o schimbare. Apoi am introdus o cantitate mică de ioni de argint radioactivi în soluție, după care placa de argint a fost radioactiv. Această radioactivitate nu a putut „spăla“ sau clătirea placa cu apă sau spălare cu acid clorhidric. Numai gravare cu acid azotic sau prelucrarea suprafeței cu hârtie abrazivă fină inactivându. Pentru a explica acest experiment poate fi unic: între metal și soluția schimbate continuu atomi de argint, adică sistemul este o reacție reversibilă Ag (e) - e - = Ag +. Prin urmare, adăugarea de ioni radioactivi Ag +, la o soluție a condus la „implementare“ lor în înregistrare sub formă de atomi electroneutral dar încă radioactive.
Astfel, nu numai că sunt reacțiile chimice la echilibru între gazele sau soluții, ci și procesele de dizolvare a metalelor, sedimente. De exemplu, solidul sa dizolvat mai rapid dacă sunt introduse într-un solvent curat atunci când sistemul este departe de echilibru, în acest caz - printr-o soluție saturată. Treptat, viteza de dizolvare scade, și în același timp crește viteza proces invers - materialul de tranziție de la o soluție într-un precipitat cristalin. Atunci când soluția devine saturată, sistemul ajunge la o stare de echilibru, viteza de dizolvare și cristalizare sunt egale, iar greutatea sedimentului cu timpul nu se schimbă.
Constanta de echilibru.
Cel mai important parametru ce caracterizează o reacție chimică reversibilă - constanta de echilibru K. Dacă înregistrarea pentru reacția reversibilă considerată + DC + D condiție egală viteze forward și reacția în starea de echilibru invers - k1 [A] este egal cu [B] eq = k2 [C] până la [ D] eq. unde [C] este egal cu [D] eq / [A] este egal cu [B] eq = k1 / k2 = K valoarea K este constanta de echilibru a reacției chimice.