Анри Луи Ле Шателье. - раздел Образование, ВЕЩЕСТВО И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО Рассчитываем Концентрацию Кислоты
Константы Равновесия Определены Дл...
РАССЧИТЫВАЕМ КОНЦЕНТРАЦИЮ КИСЛОТЫ
Константы равновесия определены для очень многих реакций. В большинстве случаев известно и то, как изменяется величина Кравнв зависимости от температуры. Располагая значением константы равновесия при данной температуре и зная, сколько каких веществ имеется в начальный момент, можно рассчитать концентрации всех компонентов равновесной смеси. В качестве примера рассмотрим реакцию диссоциации в растворе уксусной кислоты: СН3СООН «СН3СОО-+Н+. Пусть с0 — исходная концентрация кислоты. Очевидно, что при равновесии (здесь оно достигается исключительно быстро) [СН3СООН]равн=с0-[Н+]равн и [СН3СОО]равн=[Н+]. Тогда для константы равновесия можно записать уравнение
Решая это квадратное уравнение (и опуская для простоты обозначение «равн»), получаем два решения:
Выбираем первое, поскольку очевидно, что второе решение не имеет физического смысла: концентрация не может быть отрицательной величиной.
Уксусная кислота относится к слабым кислотам; при комнатной температуре для реакции её диссоциации Кравн=1,75•10-5, т. е. равновесие сдвинуто влево — в сторону недиссоциированных молекул. Поэтому выведенную формулу для расчёта концентрации ионов водорода можно заметно упростить. Действительно, для малых К концентрация молекул кислоты при диссоциации практически не уменьшается, так что с0=[Н+]. При этом выражение для константы равновесия
запишется в виде К = [Н+]2/с0, откуда
Например, если концентрация уксусной кислоты равна 1 моль/л,
т. е. продиссоциировала очень малая часть молекул. С разбавлением кислоты разница между её концентрацией и концентрацией ионов водорода становится не такой большой. Так, при с0=0,01 моль/л
Формулы для константы равновесия сложных реакций оказываются значительно более громоздкими, причём из них не всегда можно вывести аналитические выражения для расчёта концентраций (например, если получается уравнение пятой степени). Тем не менее расчёт концентраций при использовании компьютерных программ не представляет каких-либо трудностей.
при неизменной константе равновесия, которая зависит только от температуры.) При повышении давления равновесие смещается в ту сторону, где число молекул газов меньше (и таким способом система «противодействует» внешнему давлению); при понижении давления равновесие
смещается в обратную сторону. Когда число молекул газов в ходе реакции не меняется, давление не будет влиять на положение равновесия. В качестве примера можно привести реакции Н2+Вr2(г) «2НВr; СО+Н2О(г) «СО2+Н2 и др. Для рассмотренной ранее реакции синтеза аммиака повышение давления смещает равновесие в сторону меньшего числа молекул, т. е. в сторону NН3.
Пример противоположного влияния температуры и давления на положение равновесия — промышленная реакция дегидрирования (отщепления водорода) циклогексана с образованием бензола: С6Н12 «С6Н6+3Н2. Её проводят в газовой фазе в присутствии катализатора.
Реакция идёт с затратой энергии (т. е. она эндотермическая), но с увеличением числа молекул. Поэтому влияние температуры и давления на неё будет прямо противоположным тому, которое наблюдается в случае синтеза аммиака. То есть увеличению равновесной концентрации бензола в смеси способствует повышение температуры и понижение давления, Вот почему в промышленности реакцию проводят при невысоких давлениях (2—3 атм) и высоких температурах (450—500 °С). Здесь повышение температуры «дважды благоприятно»: оно не только ускоряет процесс, но и способствует сдвигу равновесия в сторону образования необходимого продукта.
Конечно, ещё большее снижение давления (например, до 0,1 атм) вызвало бы дальнейшее смещение равновесия вправо. Однако при этом в реакторе будет находиться слишком мало вещества, а значит, уменьшится и скорость реакции, так что общая производительность не повысится, а понизится.
Этот пример ещё раз показывает, что экономически обоснованный синтез — это удачное лавирование «между Сциллой и Харибдой».
Ярким подтверждением принципа Ле Шателье являются многочисленные экспериментальные данные. Некоторые примеры указаны в приведённой таблице.
Видно, что для одних реакций (экзотермических) значение Кравнс ростом температуры уменьшается; для других (эндотермических) — увеличивается.
На сайте allrefs.net читайте: "ВЕЩЕСТВО И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО"
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Анри Луи Ле Шателье.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
ВЕЩЕСТВО И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
В конце XVIII в. итальянские учёные Луиджи Гальвани (1737—1798) и Алессандро Во'льта (1745—1827) создали первый химический источник тока. С этого открытия в истории цивилизации началась новая эра
Опыт Л. Гальвани. Гравюра. 1791 г.
объяснения. Прежде всего следовало ответить на вопрос: почему при замыкании цепи из двух металлических проводков лапка сокращается, какой раздражитель вызывает сокращения? Гальвани дал правильный
Вольтов столб. Чертёж из рукописи А. Вольта.
кружки цинковыми, а картон — сукном. В результате получилась удобная компактная батарея.
Вольта обнаружил, что при сочетании меди и цинка получаются «сильные» элементы, а из меди и сере
Гемфри Дэви.
ризонтально в сухих узких деревянных ящичках. Батарея состояла из трёхметровых рядов, соединённых последовательно медными скобками. Теоретически подобное устройство из 2100 мелно-цинковых пар мо
Лаборатория М. Фарадея. Гравюра. XIX в.
Значение этого закона, совершенно чётко связывающего электричество с химическими свойствами веществ, трудно переоценить. Известный английский электрохимик, сконструировавший один из первых галь
Ряд напряжений металлов.
следующие, но ни один из предыдущих. Поскольку водород во многих отношениях близок к металлам, его тоже поместили в этот ряд — он оказался перед медью; однако сам водород металлы, как правило, н
ЭТИ ЗАГАДОЧНЫЕ КОЛЛОИДЫ
В середине XIX в. английский химик Томас Грэм (1805—1869) обнаружил вещества с загадочными свойствами. При выпаривании их растворов вместо кристаллов получались аморфные студенистые массы. Они име
Коллоидные растворы (золи) золота.
щелевой ультрамикроскоп, с помощью которого можно было разглядеть частицы диаметром менее 0,01 мкм. Они-то и выдвинули идею универсальности коллоидного, или дисперсного (от лат.
Пётр Александрович Ребиндер.
к единице площади, характеризует поверхностное натяжение с. Вот почему коллоидные частицы обладают избытком энергии по сравнению с той же массой сплошного вещества. «Лишняя» энергия делает колло
ТЕПЛО ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Важнейшая особенность химических процессов — образование новых веществ. Однако не менее важно и то, что они протекают с выделением или поглощением энергии. В первом случае реакции называются эк
И температуру, и крепость спиртных напитков измеряют в градусах.
Напоминания об этой теории сохранились даже в современном разговорном языке. Так, мы говорим, что теплота «течёт» от горячего тела к холодному, как будто речь идёт о жидкости. Слово «температура»
Эмануэль Клаузиус.
ЯЗЫК СОВРЕМЕННОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
Всякий объект, который изучает термодинамика, называется термодинамической системой. Система — это некоторая часть материального мира, ограниченная
Юлиус Роберт Майер.
«официальным» учёным, входящим в университетскую корпорацию. В конце концов Мор послал статью в Вену и... забыл о ней. Лишь спустя 30 лет он случайно обнаружил, что его работу всё-таки напечатали!
Джеймс Прескотт Джоуль
Позднее величина механического эквивалента теплоты несколько раз уточнялась. Джоуль в 1843 г. получил значение 460 кГм, американский физик Генри Август Роуланд (1848—1901) в 1880 г. — 427 кГм, ч
Герман Иванович Гесс.
КАК ИЗМЕРЯЮТ ТЕПЛОТУ
Количество теплоты измеряют по её переносу от одного тела к другому. Повышение температуры тела определяется его теплоёмкостью: С = Q/DT, где С — тепло
Живой организм — это тоже своего рода тепловая машина.
джоуль. Поскольку пища — разнородная смесь, её калорийность, как правило, приводят в виде средних значений в расчёте на 100 г.
Начало таким измерениям положили Антуан Лавуазье и Пьер С
БЫТЬ ИЛИ НЕ БЫТЬ РЕАКЦИИ? ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
Едва ли найдётся другая научная теория, столь простая по своим основным идеям и столь универсальная по охвату разнообразных природных явлений и процессов, как термодинамика. Она объясняет плавле
Людвиг Больцман.
а воздух в комнате нагревается. Однако обратный процесс невозможен, хотя он и не противоречил бы первому закону.
Оказывается, правило таково: самопроизвольные процессы всегда сопровождаю
Уильям Томсон, лорд Кельвин.
Как видим, формулировки Клаузиуса и Кельвина накладывают определённые ограничения на использование теплоты для производства работы и обосновывают невозможность создания вечного д
Вечный двигатель. Старинная гравюра.
Таким образом, изменение энтропии является однозначным критерием самопроизвольности реакции, протекающей в изолированной системе:
DS>0 — реакция протекает самопроизвольно;
Энтропия — царица хаоса.
реакция протекает с увеличением числа молей газов в системе, то энтропия системы возрастает, и наоборот. Например, энтропия сильно увеличивается в реакции СаСО3=СаО+СО2 и у
СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
(CuОН)2СО3.
Золотые украшения сохраняют свою красоту и блеск веками. А вот брошенный на улице старый автомобиль спустя несколько лет превращается в груду ржавого м
Механизм бимолекулярной реакции.
*Изомеризация — изменение строения без изменения состава молекулы.
ТЕОРИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ
Если реакции протекают при столкновении молекул, то скорость реакций должна напрямую
При нагревании.
где g — температурный коэффициент, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при нагревании на 10 °С (или, что одно и то же, на 10 К).
Однако правило Вант-Гоффа спр
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
КОГДА РЕАКЦИЯ ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ
Если смешать растворы кислоты и щёлочи, образуются соль и вода, например:
НСl+NaOH=NaCl+H2O. Если же попытаться провести реакцию хлорида
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов