реакцияның тепе – теңдік константасы
Дәріс жоспары: 1.Реал газдар үшін тепе-теңдік константасы
Химиялық реакцияның изотермасының теңдеуі
Вант-Гофф изотермиясының анықтамалары
Газдар қоспасындағы химиялық реакцияның стандартты Гиббс энергиясы
Химиялық тепе-теңдік жылжымалылығы туралы
Ле-Шателье-Браун принципі немесе тепе-теңдіктің ығысу принципі
Тепе-теңдік константасының есептеу әдістері
Химиялық реакциялардың тепе – теңдігін қарастырғанда тепе –теңдік химиялық және термодинамикалық болып бөлінетінін еске ұстау қажет. Химиялық тепе – теңдік әрқашан қайтымды болады, химиялық реакцияның теңдеуін жазғанда кейде теңдік белгісінің орнына қарам – қарсы екі бағдарша қойылады. Мұның себебі тепе – теңдік жылжымалы, реакцияның өту жағдайына байланысты болады. Реакция кері және тура бағытта жүруі мүмкін. Жүйеде тепе – теңдік орнаған реакция тоқтап қалмайды, тек тура бағытта өтетін реакцияның жылдамдығы кері реакцияның жылдамдығына теңеседі, сөйтіп химиялық тепе – теңдік динамикалық болады.
Термодинамикалық тепе – теңдікте химиялық процестер қайтымсыз процестерге жатады. Егер процесс қайтымды болса, жүйе өзінің бастапқы күйіне оралғанда онда және айналадағы ортада ешқандай өзгерістер болмауы тиіс. Ал химиялық реакция өткенде өзгерістер болады, мысалы, заттар түзіледі, жылу алмасу байқалады. Реакцияда термодинамикалық тепе – теңдік орнағанда қайтымсыө химиялық процесс тоқтап, оқшауланған жүйенің энтропиясы максимал мәнге келеді. Мұнда термодинамикалық тепе – теңдіктен жүйе өздігінен шықпайды. Химиялық процесс қайтымсыз болғандықтан оған термодинамиканың заңдарын қолдану үшін реакцияны квазистатикалы жағдайда жүргізу керек. Бұл жағдай Вант – Гофф жәшігінде орындалады.
Реакция қатысушы заттарды олардың концентрацияларын пайдаланып жазуға болады. Ол үшін идеал газдың парциял қысымы мен концентрациясының аралығындағы байланысты пайдаланамыз:
Pi=(niRT)/V=CiRT
Ci – кез келген і компонентінің концентрациясы, оның өлшем бірлігі – моль/л. Сонда
КР=КСRT∑ υ (1)
Егер химиялық реакция кезінде заттардың моль сандары өзгермейтін болса, КР мен КС мәндері бір – біріне тең болады. Кейде тепе – теңдік константасын заттардың заттардың мольдік үлестері арқылы да анықтайды. Дальтон заңы бойынша: Рі=РжNі, мұнда Рі – парциялды қысым; Рж – газ қоспасының жалпы қоспасы; Nі – і компонентінің мольдік үлесі. Сонда
KN =П(Ni)Vi , KP=П(Pi)Vi= KNPж ∑Vi (2)
Мольдік үлес - өлшемсіз шама, сондықтан KN – де өлшемсіз, ал KР өлшемі Pж ∑Vi - өлшеміндей болады.
Реал газдар үшін тепе – теңдік константасының теңдеуінде футитивтікті қояды, ал ерітіндіде өтетін реакциялар үшін парциял қысымдардың немесе концентрация орнына заттардың активтігі қойылады.
Химиялық тепе – теңдікті зерттеуде массалар әректтесу заңы өте маңызды роль атқарады. Тепе – теңдік константасы арқылы реакцияға қатысатын заттардың тепе – теңдігі концентрацияларының қатынастары беріледі. Бұл қатынасқа заттардың бастапқы концентрациясының мәндері әсер етпейді. Мысалы, төмендегі реакцияны қарастырайық:
Н2 + І2 → 2НІ
Бастапқы заттар сутегі мен иод арасындағы реакция алғашқыда тура бағытта, яғни сутек түзілу бағытында өтеді. Осы тура процестің жылдамдығы сутегі мен иодтың парциялды қысымдарына тәуелді. Реакция барысында иод пен сутегі концентрациялары кемиді; соған байланысты тура реакцияның жылдамдығы төмендей бастайды. Ал иод сутектің түзілуі барысында кері реакцияның жылдамдығы артады. Тура және кері реакцияның жылдамдығы артады. Тура және кері реакциялардың жылдамдығы бір – біріне теңескенде жүйеде химиялық тепе – теңдік орнайды. Егер бастапқы зат ретінде иод сутекті алатын болсақ, ол реакция нәтижесінде сутегі мен иодқа диссоциацияланады. Иод сутектің концентрациясы азайған сайын диссоциациялану процесінің жылдамдығы төмендеп, сутегі мен иодтың мөлшерлері көбейеді. Концентрациясы көбейген сайын сутегі мен иодтың әрекеттесу жылдамдығы артады. Бұл процесс жүйеде химиялық тепе – теңдік орнағанша, яғни тура және кері процестің жылдамдықтары теңелгенше жүреді.
Заттардың бастапқы концентрацияларына немесе парциялды қысымдарына байланысты олардың тепе – теңдігі құрамдары әр түрлі, бірақ концентрацияларының қатынастары тұрақты болады. Бұл қатынас тепе – теңдік константасы арқылы көрсетіледі. Тепе –теңдік константасы белгілі температурады берілген реакция үшін тұрақты бір мәнге тең болады. Жалпы алғанда Кр мәндері нольден шексіздікке дейін болуы мүмкін, яғни
0≤К≤∞
Өтетін химиялық реакцияның теңдеуін жалпы түрде былай жазайық:
А+В↔С+D
Тепе – теңдік константасының жалпы формуласы концентрация арқылы келтірілсе:
КС=(CC ∙CD )/(CA ∙CB )
Егер КС=0 болса, бұл реакцияның тепе- теңдік күйінде С мен D – компоненттерінің концентрациялары нольге тең, реакция тура бағытта жүрмейді. Сол сияқты КС=∞ болса, реакция тек тура бағытта жүріп тепе – теңдікте с мен D заттары ғана болады.
Достарыңызбен бөлісу: |
