Химическое равновесие. Лекция 7-1

1.

Раздел 2
Химическое
равновесие

2.

Химическим равновесием называется такое
состояние системы, в которое она приходит в
результате происходящего в ней химического
превращения.
Оно характеризуется наличием в системе всех
компонентов: и исходных веществ и продуктов
реакции, причем при установлении равновесия
число молей тех и других остается постоянным
2

3.

Если в системе протекает обратимая химическая
реакция, то при равновесии скорости прямой и
обратной реакций равны,
и с течением времени не происходит
изменения количеств реагирующих веществ в
реакционной смеси.
3

4.

Истинное химическое равновесие является
динамическим, так как при постоянстве
концентраций присутствующих в системе
веществ, скорости прямой и обратной реакций
не равны нулю, а нулю равна наблюдаемая
скорость процесса. В системе одновременно
протекают прямая и обратная реакции с
одинаковой скоростью.
4

5.

Истинное химическое равновесие
5

6.

Метастабильное химическое равновесие
6

7.

Признаки истинного равновесия
При отсутствии внешнего воздействия состав
системы сохраняется постоянным сколь угодно
долго (равновесный состав).
Характерен как для равновесного, так и для
метастабильного состояний.
7

8.

К состоянию равновесия система может
подойти как со стороны прямой реакции,
так и обратной.
Сильно отличает истинное равновесие
от метастабильного.
8

9.

Всякое даже незначительное внешнее
воздействие (изменение температуры, давления,
концентраций реагирующих веществ) смещает
равновесие в ту или иную сторону, система
приходит к новому состоянию равновесия.
При прекращении внешнего воздействия система
возвращается в прежнее равновесное состояние.
Верно так же для метастабильных состояний
9

10.

Признаком необратимости реакций является
образование следующих веществ в качестве
одного или нескольких продуктов:
1.труднорастворимого вещества, выпадающего
в виде осадка;
2. газа, удаляемого из сферы реакции;
3. малодиссоциирующего в реакционной среде
вещества (слабого электролита).
10

11.

В необратимых реакциях выход продукта
равен 100 %, так как реагенты, взятые в
стехиометрических количествах, полностью
превращаются в продукты.
11

12.

Максимальный выход продуктов в обратимых
реакциях не равен 100% и соответствует
равновесному составу.
12

13.

Фундаментальным термодинамическим
условием химического равновесия являются
dG = 0 и Σ μkdnk = 0, при этом энергия Гиббса
принимает минимальные значения, и система
способна самопроизвольно восстанавливаться
после небольших отклонений от состояния
равновесия.
13

14.

Для любой реакции, проводимой при постоянной
температуре до установления равновесия, независимо
от того, какие количества веществ брались в начале
процесса, отношение произведения равновесных
концентраций продуктов реакции к произведению
равновесных концентраций исходных веществ есть
величина постоянная для данной температуры.
c
c
прод ν k
k
k
исх ν k
k
сonst
k
14

15.

aA bB
rR dD
Константа химического равновесия
d
D
a
A
r
R
b
B
c c
K
c c
c
r
15

16.

Константа равновесия химической реакции
– это отношение произведения равновесных
концентраций продуктов реакции, возведенных
в степени, показатели которых равны их
стехиометрическим коэффициентам, к
произведению равновесных концентраций
исходных веществ, возведенных в степени,
соответствующие стехиометрическим
коэффициентам этих веществ в уравнении
химической реакции
16