Hogyan eltolódott az egyensúlyt az exoterm reakció
A természet nem szeretnék változtatni
Dzhoziya Uillard Gibbs vezette be a tudomány alapvető fogalmak az entrópia és entalpia, amely összefoglalja a tulajdonság a tehetetlenség minden általános jelenség a természetben. Ezek lényege a következő: a természetben minden ellenáll bármilyen hatása, így az egész világ hajlamos egyensúly és a káosz. Hanem azért, mert a tehetetlenség a mérleg azonnal létre nem tud, és a darabokat a káosz, kölcsönható, generál bizonyos szerkezetek, azaz a sorrendben a szigetekre. Ennek eredményeként a világ kettéválik, és kaotikus, és elrendelte egy időben.
Chatelier elve
Gibbs elvei azonnal elvét követi egyensúlyának fenntartására kémiai reakciók megfogalmazott 1894-ben Henri Louis Le Chatelier: a rendszer kémiai egyensúly bármilyen hatása a saját megváltoztatja állapotát, hogy elhárítsa (offset) hatása.
Mi a kémiai egyensúly
„Egyensúlyi” nem azt jelenti, hogy a rendszer (például egy keverék a hidrogén és jód-gőzös zárt edényben) nem történik semmi. Ebben az esetben, mindig vannak két reakció: H2 + I2 = 2HI és 2HI = H2 + I2. Chemists ilyen eljárással olyan egységes, tápszer, amelyben az egyenlőségjel helyett egy kettős nyíl vagy két, egymással ellentétesen irányuló nyilak: H2 + I2 2HI. Az ilyen reakciókat nevezzük reverzibilis. Chatelier elv csak akkor érvényes rájuk.
Az egyensúlyi rendszer a közvetlen ráta (jobb), és hátrafelé (balról-jobbra) reakcióerők egyenlőek, a koncentráció a kiindulási anyagok - jód és hidrogén -, és a reakcióterméket a hidrogén-jodid, változatlan marad. De a atomok és molekulák minden alkalommal rohangált, ütközik egymással, és a változó partnerekkel.
A rendszer nem lehet egy, és néhány pár a reagensek. Lehetnek komplex reakció, amikor a kölcsönhatás a három vagy több reagens és a katalitikus reakcióban. Ebben az esetben a rendszer egyensúlyban van, ha a koncentráció valamennyi anyag nem változik meg. Ez azt jelenti, hogy az arány a közvetlen reakció megegyezik az arány a megfelelő fordított.
Exoterm és endoterm reakciók
A legtöbb kémiai reakció megy végbe vagy az energia felszabadulása, ami hővé alakul át, vagy abszorpcióval a hőt a környezet és a használt energia a reakció. Ezért, a fenti egyenlet lenne helyesen írni, így: H2 + I2 2HI + Q, ahol Q - mennyiségű energiát vesz részt a reakcióban (hő). A pontos kiszámításához energia joule közvetlenül jelzik, például: FeO (t) + CO (g) Fe (t) + CO2 (g) + 17 kJ. Letters zárójelben (t), (f) vagy (g) azt mondta, milyen fázisban - szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú - a reagens.
Az egyensúlyi állandó
A fő paraméterei a rendszer kémiai egyensúlyi állandó Kc. Ez az arány a tér a koncentráció (arányát) a végtermék a termék a kezdeti komponens-koncentrációk. Az anyag koncentrációja lehet kijelölt az első index, vagy (egyértelműség), megkötésére annak kijelölése szögletes zárójelben.
A fenti példa alapján kapjuk expressziós Kc = [HI] ^ 2 / ([H2] * [I2]). 20 Celsius-fok (293 K) és légköri nyomáson, a megfelelő értékek: [H2] = 0,025, [I2] = 0,005 és [hi] = 0,09. Ebből kap, meghatározott körülmények között Kc = 64,8. Helyettesítő szükség HI helyett 2HI, mivel a hidrogén-jodid-molekulák nem kötődnek egymáshoz, és mindegyik létezik önmagában.
reakciókörülményeket
Fent említett csoda „előre meghatározott feltételek mellett.” Az egyensúlyi állandó függ a tényezők kombinációja, amellyel reagálni. Normális körülmények között mutatnak három összes: az anyagok koncentrációjának, nyomás (ha legalább az egyik reagenst a reakcióban résztvevő a gázfázisban) és a hőmérséklet.
koncentráció
Tegyük fel, hogy összekeverünk egy edényben (reaktorban) a kiindulási anyagok A és B (Pos. 1a az ábrán). Ha a terméket folyamatosan eltávolítjuk reagáltatjuk (. Pont 1b), a mérleg nem fog működni: a reakció, mind lassítja, míg A és B jelentése nem teljesen átalakul S. vegyész azt mondják, már eltolódott az egyensúlyt, hogy a jobb oldalon, hogy a végső termék. Az elmozdulás a kémiai egyensúly a bal jelent egy offset a kiindulási anyag.
Ha semmi nem történik, akkor, ha egy úgynevezett egyensúlyi koncentrációja C, a folyamat úgy tűnik, hogy hagyja abba (1c Pos.): Speed forward és reverz reakciókat egyenlő. Ez a tény megnehezíti a vegyiparban, mert nagyon nehéz, hogy egy tiszta, szermaradvány-mentes alapanyagok, kész termék.
Most tegyük fel, hogy A és B a számunkra (x), és a C - (g). Ezután, ha a nyomás a reaktorban nem változik (például nagyon nagy, Pos. 2b), a reakció kerül sor vége előtt, mind a Pos. 1b. Ha a nyomás miatt a elosztását C növekedni fog, előbb-utóbb jön a mérleg (Pos. 2b). Azt is zavarja a vegyipari termelés, de a nehézségek leküzdésére könnyebb, mivel a C lehet szivattyúzni.
Azonban, ha a végső gázt nyerünk kisebb, mint a kiindulási (2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) + 113 kJ, például), majd ismét szembesül nehézségekkel. Ebben az esetben - a kiindulási anyagok általában szükséges 3 mól, és a nyert végterméket 2 mól. Reagáltathatjuk, miközben a reaktor nyomást, de ez technikailag nehéz, és továbbra is fennáll a probléma a termék tisztaságát.
hőmérséklet
Végül azt feltételezzük, hogy a reakció exoterm. Ha folyamatosan elvezethető hőt, mint a Pos. 3b, majd, elvileg, lehet, hogy reagáljon az A és B teljesen, és kap egy tökéletesen tiszta C. azonban az idő, hogy szükség lenne egy végtelen számú, de ha a reakció exoterm, a technikai eszközök lehetséges, hogy a végtermék kívánt tisztaságban. Ezért, vegyészek, mérnökök próbálják kiválasztani a kiindulási anyagok, például, hogy a reakció exoterm.
De ha teszel a reaktor hőszigetelés (Pos. 3b), a reakció gyorsan jön egyensúlyt. Ha ez endoterm, akkor a reaktor szükséges, hogy felmelegedjen a jobb áttekinthetőség érdekében. Ezt a módszert széles körben alkalmazzák a kémiai technológia.
Fontos tudni, hogy
Az egyensúlyi állandó nem függ a reakcióhő és a katalizátor jelenlétében. Fűtés / hűtés a reaktor, vagy hogy a katalizátort, csak felgyorsítja az elérni egyensúly. De a végső termék tisztaságára szolgáló eljárások a fentiekben tárgyaltuk.