To tylko jedna z 19 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Podstawy Obliczeń Chemicznych Autor rozdziału: Jarosław Chojnacki Rozdział 6. Równowaga chemiczna 6.1. Reakcje homogeniczne, zachodzące w jednej fazie 6.2. Obliczanie liczby moli i stęŜeń reagentów z uwzględnieniem przebiegu reakcji chemicznej 6.3. Reakcje zachodzące w układach heterofazowych Reakcje chemiczne mogą zachodzić aŜ do całkowitego zuŜycia substratów albo dochodzić do stanu, w którym substraty współistnieją z produktami. Przykładowo – reakcje spalania materiałów wybuchowych lub reakcje denaturacji białek zachodzą nieodwracalnie i nie mamy moŜliwości ponownego odzyskania substratów. JeŜeli jednak istnieje moŜliwość transformacji substratów w produkty i odwrotnie - produktów w substraty, to nawet po dłuŜszym czasie prowadzenia reakcji układ moŜe zawierać znaczne stęŜenie substratów. Stan taki często wynika z ustalenia się tzw. stanu równowagi. Stopień przereagowania substratów nie jest wówczas całkowity, ale zatrzymuje się na pewnej wartości w miejscu określonym przez tzw. stałą równowagi. Przykładami takich reakcji mogą być reakcje alkoholi z kwasami prowadzące do otrzymania estrów i wody. Reakcja taka moŜe być równieŜ prowadzona w kierunku odwrotnym, tzn. z estru i wody moŜemy otrzymać alkohol i kwas. Omówimy po kolei równowagi zachodzące w układach jednorodnych (homogenicznych, w jednej fazie) oraz w układach niejednorodnych (czyli heterofazowych), a w szczególności równowagi w układach dwufazowych typu ciecz – ciało stałe. 6.1. Reakcje homogeniczne, zachodzące w jednej fazie Zaczniemy od przypadku, w którym wszystkie substancje znajdują się w jednej fazie. Na przykład wszystkie są gazami lub wszystkie tworzą jednorodną fazę ciekłą. WaŜne jest, aby zrozumieć, Ŝe w stanie równowagi stęŜenia substancji nie zmieniają się w czasie, gdyŜ szybkość powstawania produktów jest równa szybkości ich zuŜywania w procesie przeciwnym. Innymi słowy, osiągnięcie stanu równowagi nie oznacza, Ŝe ustały wszelkie reakcje chemiczne. Prześledźmy to na przykładzie reakcji estryfikacji prowadzącej do powstania mrówczanu metylu. CH3OH + HCOOH HCOOCH3 + H2O ZałóŜmy, Ŝe początkowo zmieszano ze sobą tylko kwas mrówkowy i metanol. Na podstawie ogólnej teorii kinetyki chemicznej moŜemy załoŜyć, Ŝe szybkość powstawania
(…)
… molowe, ciśnienia cząstkowe lub ułamki molowe, określa prawo
działania mas.
Przykład 6.2. Obliczanie ilości reagentów na podstawie znanych ilości substratów i wartości
stałej równowagi.
Zmieszano 5,0 moli etanolu z 8,0 mola kwasu octowego. Jakie będą liczby moli poszczególnych
reagentów w stanie równowagi jeŜeli stała stęŜeniowa reakcji estryfikacji KC=4,0?
Plan. Napiszmy zbilansowane równanie reakcji…
….
Obliczanie
wartości
stałej
równowagi
na
podstawie
znajomości
równowagowych ciśnień reagentów
Do naczynia wprowadzono gazowy azot i wodór w proporcji stechiometrycznej (1:3). Układ
wygrzewano w temperaturze 900K pod stałym ciśnieniem, wynoszącym 30398hPa. Analiza
wykazała, Ŝe azot N2 wywiera w stanie równowagi ciśnienie cząstkowe 4053 hPa. Oblicz stałą
równowagi KP.
Plan. Piszemy równanie reakcji definiujące…
… dla danej reakcji obliczonej wg powyŜszego wzoru jest zaleŜna
jedynie od temperatury (a dla gazów równieŜ od ciśnienia i objętości). ZaleŜność stałej
równowagi od temperatury wynika z wpływu temperatury na stałe szybkości reakcji ke i kh
(jakościowo wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych opisuje reguła vant Hoffa,
a ilościowo równanie Arrheniusa).
Obecnie będą nas interesować tylko zagadnienia…
… produktów reakcji
podniesionych do odpowiednich potęg podzielony przez iloczyn ułamków molowych substratów
podniesionych do odpowiednich potęg ma wartość stałą.
Wykładnikami potęgowymi w prawie działania mas są współczynniki występujące
w zbilansowanym równaniu reakcji chemicznej.
Dla reakcji między A i B danej ogólnym równaniem:
mA + nB pC + qD
wyraŜenie na stałą równowagi KX będzie miało postać:
(x ) p…
… )
KP =
=
3
3
p N 2 ( pH 2 )
p N 2 p H 2
p S p S
Odpowiedź. Otrzymujemy wynik KP=0,0276.
Przykład 6.10. Obliczanie stałej równowagi na podstawie stopnia dysocjacji termicznej.
W zbiorniku o objętości 1 dm3 i w temperaturze 740K badano równowagę reakcji
2 NOCl(g) 2NO(g) + Cl2(g)
Wprowadzono 2 mole NOCl do pustego zbiornika i po osiągnięciu stanu równowagi
stwierdzono, Ŝe…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)