Химичните реакции са обратими и необратими.
необратими реакциинаречени такива реакции, които вървят само в една (напред →) посока:
тези. ако някаква реакция A + B = C + D е необратима, това означава, че обратната реакция C + D = A + B не възниква.
Обратими реакции - това са реакции, които протичат както в права, така и в обратна посока (⇄):
т.е., например, ако определена реакция A + B = C + D е обратима, това означава, че и реакцията A + B → C + D (директна) и реакцията C + D → A + B (обратна) протичат едновременно ).
Всъщност, защото протичат както директните, така и обратните реакции, реагентите (изходните вещества) в случай на обратими реакции могат да бъдат наречени както вещества от лявата страна на уравнението, така и вещества от дясната страна на уравнението. Същото важи и за продуктите.
За всяка обратима реакция е възможно скоростите на правата и обратната реакция да са еднакви. Такова състояние се нарича състояние на равновесие.
В състояние на равновесие концентрациите както на всички реагенти, така и на всички продукти са непроменени. Концентрациите на продуктите и реагентите в равновесие се наричат равновесни концентрации.
Изместване на химичното равновесие под въздействието на различни фактори
Поради такива външни влияния върху системата като промяна на температурата, налягането или концентрацията на изходните вещества или продукти, равновесието на системата може да бъде нарушено. Въпреки това, след прекратяване на това външно влияние, след известно време системата ще премине в ново състояние на равновесие. Такъв преход на система от едно равновесно състояние в друго равновесно състояние се нарича изместване (изместване) на химичното равновесие .
За да можете да определите как химичното равновесие се измества с определен тип експозиция, е удобно да използвате принципа на Le Chatelier:
Ако върху система в състояние на равновесие се окаже външно въздействие, тогава посоката на изместване на химичното равновесие ще съвпадне с посоката на реакцията, която отслабва ефекта от въздействието.
Влиянието на температурата върху състоянието на равновесие
Когато температурата се промени, равновесието на всяка химична реакция се измества. Това се дължи на факта, че всяка реакция има топлинен ефект. В този случай топлинните ефекти на правата и обратната реакция винаги са директно противоположни. Тези. ако правата реакция е екзотермична и протича с топлинен ефект, равен на +Q, тогава обратната реакция винаги е ендотермична и има топлинен ефект, равен на -Q.
По този начин, в съответствие с принципа на Le Chatelier, ако увеличим температурата на някаква система, която е в състояние на равновесие, тогава равновесието ще се измести към реакцията, по време на която температурата намалява, т.е. към ендотермична реакция. И по същия начин, ако понижим температурата на системата в състояние на равновесие, равновесието ще се измести към реакцията, в резултат на което температурата ще се повиши, т.е. към екзотермична реакция.
Например, разгледайте следната обратима реакция и посочете къде ще се измести нейното равновесие с понижаване на температурата:
Както можете да видите от горното уравнение, предната реакция е екзотермична, т.е. в резултат на протичането му се отделя топлина. Следователно обратната реакция ще бъде ендотермична, т.е. протича с абсорбиране на топлина. Съгласно условието температурата се понижава, следователно равновесието ще се измести надясно, т.е. към директна реакция.
Влияние на концентрацията върху химичното равновесие
Увеличаването на концентрацията на реагентите в съответствие с принципа на Le Chatelier трябва да доведе до изместване на равновесието към реакцията, в която се изразходват реагентите, т.е. към директна реакция.
Обратно, ако концентрацията на реагентите се понижи, тогава равновесието ще се измести към реакцията, която води до образуването на реагентите, т.е. страна на обратната реакция (←).
Промяната в концентрацията на реакционните продукти също влияе по подобен начин. Ако увеличите концентрацията на продуктите, равновесието ще се измести към реакцията, в резултат на което продуктите се консумират, т.е. към обратната реакция (←). Ако, напротив, концентрацията на продуктите се понижи, тогава равновесието ще се измести към директната реакция (→), за да се увеличи концентрацията на продуктите.
Влияние на налягането върху химичното равновесие
За разлика от температурата и концентрацията, промяната в налягането не влияе на равновесното състояние на всяка реакция. За да може промяната в налягането да доведе до промяна в химичното равновесие, сумите на коефициентите пред газообразните вещества от лявата и дясната страна на уравнението трябва да са различни.
Тези. от две реакции:
промяната в налягането може да повлияе на състоянието на равновесие само в случай на втората реакция. Тъй като сумата от коефициентите пред формулите на газообразните вещества в случая на първото уравнение вляво и вдясно е една и съща (равна на 2), а в случая на второто уравнение е различна (4 в отляво и 2 отдясно).
От това по-специално следва, че ако няма газообразни вещества както сред реагентите, така и сред продуктите, тогава промяната в налягането няма да повлияе по никакъв начин на текущото състояние на равновесие. Например налягането няма да повлияе на равновесното състояние на реакцията:
Ако количеството на газообразните вещества е различно отляво и отдясно, тогава повишаването на налягането ще доведе до изместване на равновесието към реакцията, по време на която обемът на газовете намалява, и намаляване на налягането в посока на реакция, в резултат на което обемът на газовете се увеличава.
Влияние на катализатора върху химичното равновесие
Тъй като катализаторът ускорява еднакво както предните, така и обратните реакции, неговото присъствие или отсъствие не влияедо състояние на равновесие.
Единственото нещо, на което може да повлияе катализаторът, е скоростта на преход на системата от неравновесно състояние към равновесно.
Въздействието на всички горепосочени фактори върху химичното равновесие е обобщено по-долу в измамен лист, който първо можете да надникнете, когато изпълнявате задачи за баланс. Тя обаче няма да може да го използва на изпита, следователно, след като анализира няколко примера с нейна помощ, тя трябва да бъде научена и обучена да решава задачи за баланс, като вече не наднича в нея:
Обозначения: T - температура, стр - налягане, с – концентрация, – повишаване, ↓ – намаление
| T | T - равновесието се измества към ендотермична реакция |
| ↓T - равновесието се измества към екзотермична реакция | |
| стр | стр - равновесието се измества към реакцията с по-малка сума от коефициенти пред газообразни вещества |
| ↓стр - равновесието се измества към реакцията с по-голяма сума от коефициенти пред газообразни вещества | |
| ° С | ° С (реагент) - равновесието се измества към директната реакция (надясно) |
| ↓c (реагент) - равновесието се измества към обратната реакция (наляво) | |
| ° С (продукт) - равновесието се измества в посока на обратната реакция (наляво) | |
| ↓c (продукт) - равновесието се измества към директната реакция (надясно) | |
| Не нарушава баланса! |
Състоянието на химичното равновесие се нарушава от различни външни влияния върху системата: нагряване и охлаждане, промени в налягането, добавяне и отстраняване на отделни вещества или разтворител. Това нарушава равенството на скоростите на директните и обратните реакции и има известна промяна в състоянието на системата.
Промяната в химичното равновесие е процес, който възниква в равновесна система в резултат на външно влияние.
Изместването на равновесието води до установяване на ново състояние на равновесие в системата, характеризиращо се с променени концентрации на вещества.
Пример 10.6. В каква посока ще се измести равновесието на реакцията при добавяне на кислород?
Решение.При добавяне на кислород концентрацията му се увеличава, а оттам и скоростта в посока напред. Балансът ще се измести надясно. Това увеличава дела на превръщането на S0 2 в S0 3 .
Изместването на равновесието при каквото и да е въздействие се подчинява на принципа на Le Chatelier (1884).
Външно въздействие върху система, която е в състояние на равновесие, предизвиква процес, водещ до намаляване на резултата от въздействието.
Когато решавате конкретен въпрос за посоката на изместване на равновесието, трябва ясно да разберете същността на получения ефект и неговия резултат. Например, промяна в концентрацията не може да се счита за ефект върху системата. Веществата могат да бъдат въведени или отстранени от системата (его въздействие), което води до промяна в концентрациите. Приложението на принципа на Льо Шателие към практически важната реакция за получаване на амоняк е показано в табл. 10.1. Първите две колони показват въздействието върху системата и резултата от въздействието. Стрелките T и >1 означават увеличение и намаляване на съответната характеристика. Колоната "Реакция на системата" показва промени, противоположни на резултата от въздействието. Тези промени са свързани с възникването на директна или обратна реакция в системата. Някои трудности са причинени от разбирането на влиянието на налягането върху състоянието на равновесие. Налягането на газовата смес, според уравнението на газообразното състояние, зависи от температурата и обема за дадено количество вещество, но системата като такава, имаща определен обем и температура, може да реагира на промените в налягането само чрез промяна на общо количество вещество в резултат на реакцията. Следствието от принципа на Le Chatelier е, че с увеличаване на налягането равновесието се измества в посока на намаляване на сумата от стехиометричните коефициенти за веществата в газообразно състояние.
Таблица 10.1
Приложение на принципа на Le Chatelier на примера на реакцията N2 + 3H2 2NH3, ArH° =-92 kJ/mol
При обратими хетерогенни реакции изместването на равновесието е свързано с промяна в концентрациите на газообразни и разтворени вещества. Промяната в масата на твърдото тяло не влияе на равновесното положение в системата.
Изместването на химичното равновесие се използва широко при провеждане на реакции в лаборатории и в технологични процеси. При това не става дума за постигане на равновесие, а за изместването му с една йота. Процесът се планира от самото начало така, че установеното равновесие да се окаже оптимално от гледна точка на спестяване на най-ценните реагенти. Разходите за производство намаляват с увеличаване на добива. Зависи от условията на температура и налягане. На примера на реакцията на производство на амоняк е показан принципът на подхода към избора на условия на процеса (знаците "+" и "-" символизират желания или нежелан характер на ефекта върху крайния резултат).
От горните данни следва, че при производството на амоняк е желателно да се използва високо налягане и да се търсят най-активните катализатори. Температурата има технологичен и икономически положителен ефект върху скоростта на реакцията и отрицателен ефект върху добива на амоняк. Следователно е необходимо да се избере оптималната температура, която в крайна сметка осигурява минимални разходи за производството на продукта.
Химичното равновесие е присъщо обратимиреакции и не е характерно за необратимхимична реакция.
Често по време на осъществяването на химичен процес първоначалните реагенти напълно преминават в продуктите на реакцията. Например:
Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Невъзможно е да се получи метална мед чрез провеждане на реакцията в обратна посока, т.к. дадено реакцията е необратима. При такива процеси реагентите се превръщат напълно в продукти, т.е. реакцията протича до завършване.
Но повечето химични реакции обратими, т.е. вероятно е паралелното протичане на реакцията в права и обратна посока. С други думи, реагентите се превръщат само частично в продукти и реакционната система ще се състои както от реагенти, така и от продукти. Системата в случая е в държавата химично равновесие.
При обратими процеси първоначално директната реакция има максимална скорост, която постепенно намалява поради намаляване на количеството на реагентите. Обратната реакция, напротив, първоначално има минимална скорост, която се увеличава с натрупването на продуктите. В крайна сметка идва момент, в който скоростите на двете реакции се изравняват – системата стига до състояние на равновесие. При достигане на равновесно състояние концентрациите на компонентите остават непроменени, но химичната реакция не спира. Че. Това е динамично (подвижно) състояние. За по-голяма яснота представяме следната фигура:
Да кажем, че има обратима химическа реакция:
a A + b B = c C + d D
след това, въз основа на закона за масовото действие, ние записваме изразите за правυ 1 и обратенυ 2 реакции:
υ1 = k 1 [A] a [B] b
υ2 = k 2 [C] c [D] d
Способен химично равновесие, скоростите на правата и обратната реакция са равни, т.е.
k 1 [A] a [B] b = k 2 [C] c [D] d
получаваме
ДА СЕ= k1 / k 2 = [C] c [D] d ̸ [A] a [B] b
Където К =к 1 / к 2 – равновесна константа.
За всеки обратим процес, при дадени условия ке постоянна стойност. Не зависи от концентрациите на веществата, тъй като когато се променя количеството на едно от веществата, се променят и количествата на другите компоненти.
При промяна на условията за протичане на химичния процес е възможно изместване на равновесието.
Фактори, влияещи върху изместването на равновесието:
- промяна в концентрациите на реагенти или продукти,
- промяна на налягането,
- промяна на температурата,
- въвеждане на катализатор в реакционната среда.
Принцип на Льо Шателие
Всички горепосочени фактори влияят върху изместването на химичното равновесие, което е обект на Принцип на Льо Шателие: ако промените едно от условията, при които системата е в равновесие - концентрация, налягане или температура - тогава равновесието ще се измести в посоката на реакцията, която противодейства на тази промяна.Тези. равновесието има тенденция да се измества в посока, което води до намаляване на влиянието на въздействието, довело до нарушаване на равновесното състояние.
Така че ще разгледаме отделно влиянието на всеки от техните фактори върху състоянието на равновесие.
Влияние промени в концентрациите на реагентите или продуктите да покажем с пример процес Хабер:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)
Ако например се добави азот към равновесна система, състояща се от N 2 (g), H 2 (g) и NH 3 (g), тогава равновесието трябва да се измести в посока, която би допринесла за намаляване на количеството на водород към първоначалната му стойност, тези. в посока на образуване на допълнително количество амоняк (вдясно). В същото време ще настъпи и намаляване на количеството водород. Когато към системата се добави водород, равновесието също ще се измести към образуването на ново количество амоняк (надясно). Докато въвеждането на амоняк в равновесната система, според Принцип на Льо Шателие , ще доведе до изместване на равновесието към процеса, който е благоприятен за образуването на изходните вещества (наляво), т.е. концентрацията на амоняк трябва да се намали чрез разлагане на част от него на азот и водород.
Намаляването на концентрацията на един от компонентите ще измести равновесното състояние на системата към образуването на този компонент.
Влияние промени в налягането има смисъл, ако в изследвания процес участват газообразни компоненти и в този случай има промяна в общия брой молекули. Ако общият брой на молекулите в системата остане постоянен, след това промяната в налягането не влияевърху неговия баланс, например:
I 2 (g) + H 2 (g) \u003d 2HI (g)
Ако общото налягане на равновесна система се увеличи чрез намаляване на нейния обем, тогава равновесието ще се измести в посока на намаляване на обема. Тези. към намаляване на броя газв системата. В реакция:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)
от 4 газови молекули (1 N 2 (g) и 3 H 2 (g)) се образуват 2 газови молекули (2 NH 3 (g)), т.е. налягането в системата намалява. В резултат на това повишаването на налягането ще допринесе за образуването на допълнително количество амоняк, т.е. равновесието ще се измести в посоката на неговото формиране (надясно).
Ако температурата на системата е постоянна, тогава промяната в общото налягане на системата няма да доведе до промяна в константата на равновесие ДА СЕ.
Промяна на температурата система влияе не само върху изместването на нейното равновесие, но и върху равновесната константа ДА СЕ.Ако на равновесна система при постоянно налягане се даде допълнителна топлина, тогава равновесието ще се измести в посока на поглъщане на топлина. Обмисли:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g) + 22 kcal
И така, както можете да видите, правата реакция протича с отделяне на топлина, а обратната реакция с абсорбция. С повишаване на температурата равновесието на тази реакция се измества към реакцията на разлагане на амоняк (наляво), т.к. това е и отслабва външното влияние - повишаването на температурата. Напротив, охлаждането води до изместване на равновесието в посока на синтеза на амоняк (надясно), тъй като реакцията е екзотермична и издържа на охлаждане.
По този начин повишаването на температурата благоприятства промяната химично равновесиев посока на ендотермична реакция, а понижението на температурата е в посока на екзотермичен процес . Константи на равновесиена всички екзотермични процеси с повишаване на температурата намаляват, а на ендотермичните процеси - нарастват.
Основна статия: Принцип на Льо Шателие-Браун
Положението на химичното равновесие зависи от следните параметри на реакцията: температура, налягане и концентрация. Влиянието, което тези фактори имат върху химическата реакция, е подчинено на модел, който е изразен в общи линии през 1885 г. от френския учен Le Chatelier.
Фактори, влияещи върху химичното равновесие:
1) температура
При повишаване на температурата химичното равновесие се измества към ендотермична (абсорбционна) реакция, а при понижаване към екзотермична (изолираща) реакция.
CaCO 3 =CaO+CO 2 -Q t →, t↓ ←
н 2 +3Н 2 ↔2NH 3 +Q t ←, t↓ →
2) налягане
При повишаване на налягането химичното равновесие се измества към по-малък обем вещества, а при намаляване - към по-голям обем. Този принцип важи само за газове, т.е. ако в реакцията участват твърди вещества, те не се вземат предвид.
CaCO 3 =CaO+CO 2 P ←, P↓ →
1 mol=1 mol+1 mol
3) концентрация на изходните вещества и реакционните продукти
С увеличаване на концентрацията на едно от изходните вещества химичното равновесие се измества към реакционните продукти, а с увеличаване на концентрацията на реакционните продукти към изходните вещества.
С 2 +20 2 =2SO 2 [S], [O] →, ←
Катализаторите не влияят на изместването на химичното равновесие!
Основни количествени характеристики на химичното равновесие: константа на химичното равновесие, степен на превръщане, степен на дисоциация, равновесен добив. Обяснете значението на тези количества на примера на специфични химични реакции.
В химическата термодинамика законът за действието на масите свързва равновесните активности на изходните вещества и продуктите на реакцията според връзката:
Активност на веществото. Вместо активност могат да се използват концентрация (за реакция в идеален разтвор), парциални налягания (реакция в смес от идеални газове), фугитивност (реакция в смес от реални газове);
Стехиометричен коефициент (за изходни вещества се приема отрицателен, за продукти - положителен);
Константа на химичното равновесие. Индексът "а" тук означава използването на стойността на активността във формулата.
Ефективността на реакцията обикновено се оценява чрез изчисляване на добива на реакционния продукт (раздел 5.11). Можете обаче също така да оцените ефективността на реакцията, като определите каква част от най-важното (обикновено най-скъпото) вещество се е превърнала в целевия реакционен продукт, например каква част от SO 2 се е превърнала в SO 3 по време на производството на сярна киселина, тоест намерете степен на преобразуванеоригинално вещество.
Нека кратка схема на протичащата реакция
Тогава степента на трансформация на вещество А в вещество В (А) се определя от следното уравнение
Където н proreag (A) е количеството от веществото на реагент A, което реагира, за да образува продукт B, и нпървоначално (А) - първоначалното количество на веществото на реактив А. 
Естествено, степента на преобразуване може да се изрази не само чрез количеството вещество, но и чрез всякакви пропорционални на него количества: брой молекули (формулни единици), маса, обем.
Ако реагент А се приема в недостиг и загубата на продукт В може да се пренебрегне, тогава степента на превръщане на реагент А обикновено е равна на добива на продукт В
Изключение правят реакциите, при които изходният материал очевидно се изразходва за образуване на няколко продукта. Така, например, в реакцията
Cl 2 + 2KOH \u003d KCl + KClO + H 2 O
хлор (реагент) се превръща еднакво в калиев хлорид и калиев хипохлорит. При тази реакция, дори при 100% добив на KClO, степента на превръщане на хлора в него е 50%.
Известното ви количество - степента на протолиза (параграф 12.4) - е частен случай на степента на преобразуване:
В рамките на TED се наричат подобни количества степен на дисоциациякиселини или основи (наричана също степен на протолиза). Степента на дисоциация е свързана с константата на дисоциация съгласно закона за разреждане на Оствалд.
В рамките на същата теория равновесието на хидролизата се характеризира с степен на хидролиза (ч), като използвате следните изрази, свързващи го с първоначалната концентрация на веществото ( с) и константи на дисоциация на слаби киселини (K HA) и слаби основи, образувани по време на хидролиза ( КМЗ):
Първият израз е валиден за хидролиза на сол на слаба киселина, вторият за сол на слаба основа и третият за сол на слаба киселина и слаба основа. Всички тези изрази могат да се използват само за разредени разтвори със степен на хидролиза не повече от 0,05 (5%).
Обикновено равновесният добив се определя от известната равновесна константа, с която във всеки конкретен случай се свързва с определено съотношение.
Добивът на продукта може да се промени чрез изместване на равновесието на реакцията при обратими процеси, чрез влиянието на фактори като температура, налягане, концентрация.
В съответствие с принципа на Le Chatelier, равновесната степен на превръщане се увеличава с увеличаване на налягането в хода на прости реакции, докато в други случаи обемът на реакционната смес не се променя и добивът на продукта не зависи от налягането.
Влиянието на температурата върху равновесния добив, както и върху константата на равновесието, се определя от знака на топлинния ефект на реакцията.
За по-пълна оценка на обратимите процеси се използва т. нар. добив от теоретичния (добив от равновесие), равен на съотношението на действително получения продукт w към количеството, което би се получило в равновесно състояние.
ТЕРМИЧНА ДИСОЦИАЦИЯ химикал
реакция на обратимо разлагане на вещество, причинено от повишаване на температурата.
С T. d. от едно вещество се образуват няколко (2H2H + OSaO + CO) или едно по-просто вещество
Равновесието и т.н. се установява по действащия масов закон. То
може да се характеризира или чрез равновесната константа, или чрез степента на дисоциация
(отношението на броя на разпадналите се молекули към общия брой на молекулите). IN
в повечето случаи T. d. се придружава от абсорбция на топлина (увеличаване
енталпия
DN>0); следователно, в съответствие с принципа Le Chatelier-Brown
нагряването го засилва, определя се степента на изместване на T. d. с температура
абсолютната стойност на DN. Натискът предотвратява T. d. колкото по-силен, толкова по-голям
промяна (увеличаване) на броя на моловете (Di) на газообразните вещества
степента на дисоциация не зависи от налягането. Ако твърдите вещества не са
образуват твърди разтвори и не са в силно диспергирано състояние,
тогава налягането T. d. се определя еднозначно от температурата. За прилагане на Т.
д. твърди вещества (оксиди, кристални хидрати и др.)
Важно е да се знае
температура, при която налягането на дисоциация става равно на външното (по-специално,
атмосферно налягане. Тъй като изтичащият газ може да преодолее
налягане на околната среда, след това при достигане на тази температура, процесът на разлагане
веднага се засилва.
Зависимост на степента на дисоциация от температурата: степента на дисоциация се увеличава с повишаване на температурата (увеличаването на температурата води до увеличаване на кинетичната енергия на разтворените частици, което допринася за разпадането на молекулите в йони) 
Степента на превръщане на изходните материали и равновесния добив на продукта. Методи за изчисляването им при дадена температура. Какви данни са необходими за това? Дайте схема за изчисляване на някоя от тези количествени характеристики на химичното равновесие, като използвате произволен пример.
Степента на преобразуване е количеството на реагиралия реагент спрямо първоначалното му количество. За най-простата реакция, където е концентрацията на входа на реактора или в началото на периодичния процес, е концентрацията на изхода на реактора или текущия момент на периодичния процес. За произволна реакция напр. 
, в съответствие с дефиницията, формулата за изчисление е същата: . Ако в реакцията има няколко реагента, тогава степента на превръщане може да се изчисли за всеки от тях, например за реакцията 
Зависимостта на степента на превръщане от времето на реакцията се определя от промяната на концентрацията на реагента с времето. В началния момент от време, когато нищо не се е променило, степента на трансформация е равна на нула. След това, когато реагентът се преобразува, степента на преобразуване се увеличава. За необратима реакция, когато нищо не пречи на реагента да се изразходва напълно, стойността му клони (фиг. 1) към единица (100%). 
Фиг.1 Колкото по-висока е скоростта на разход на реагент, определена от стойността на константата на скоростта, толкова по-бързо нараства степента на преобразуване, което е показано на фигурата. Ако реакцията е обратима, тогава, когато реакцията се стреми към равновесие, степента на превръщане се стреми към равновесна стойност, чиято стойност зависи от съотношението на скоростните константи на правата и обратната реакция (от равновесната константа) (фиг. 2). 
Фиг.2 Добив на целевия продукт Добивът на продукта е количеството на действително получения целеви продукт, свързано с количеството на този продукт, което би било получено, ако целият реагент беше преминал в този продукт (до максималното възможно количество от полученият продукт). Или (чрез реагента): количеството на реагента, действително превърнато в целевия продукт, разделено на първоначалното количество на реагента. За най-простата реакция, добивът е и имайки предвид, че за тази реакция, 
, т.е. за най-простата реакция, добивът и степента на превръщане са едно и също количество. Ако трансформацията се извършва с промяна в количеството на веществата, например, тогава, в съответствие с определението, стехиометричният коефициент трябва да бъде включен в изчисления израз. В съответствие с първото определение, въображаемото количество на продукта, получено от цялото първоначално количество на реагента, ще бъде наполовина по-малко за тази реакция от първоначалното количество на реагента, т.е. и формулата за изчисление. В съответствие с второто определение, количеството на реагента, действително преобразуван в целевия продукт, ще бъде два пъти по-голямо от количеството на образувания продукт, т.е. , след това формулата за изчисление . Естествено и двата израза са еднакви. За по-сложна реакция формулите за изчисление се записват по абсолютно същия начин в съответствие с определението, но в този случай добивът вече не е равен на степента на преобразуване. Например за реакцията 
. Ако има няколко реагента в реакцията, добивът може да се изчисли за всеки от тях; ако освен това има няколко целеви продукта, тогава добивът може да се изчисли за всеки целеви продукт за всеки реагент. Както се вижда от структурата на изчислителната формула (знаменателят съдържа постоянна стойност), зависимостта на добива от времето на реакция се определя от времевата зависимост на концентрацията на целевия продукт. Така например за реакцията 
тази зависимост изглежда като на фиг.3. 
Фиг.3
Степента на преобразуване като количествена характеристика на химичното равновесие. Как повишаването на общото налягане и температура ще повлияе на степента на превръщане на реагента ... в реакция в газова фаза: ( предвид уравнението)? Дайте обосновка на отговора и съответните математически изрази.
Състоянието, при което скоростите на правата и обратната реакция са равни, се нарича химично равновесие. Уравнение на обратима реакция в общ вид:
Скорост на реакция напред v 1 =к 1 [A] m [B] n, скорост на обратната реакция v 2 =к 2 [С] p [D] q , където в квадратни скоби са равновесните концентрации. По дефиниция, при химично равновесие v 1 =v 2, от къде
K c \u003d k 1 / k 2 \u003d [C] p [D] q / [A] m [B] n,
където Kc е константата на химичното равновесие, изразена като моларни концентрации. Горният математически израз често се нарича закон за действието на масата за обратима химическа реакция: съотношението на произведението на равновесните концентрации на реакционните продукти към произведението на равновесните концентрации на изходните материали.
Положението на химичното равновесие зависи от следните параметри на реакцията: температура, налягане и концентрация. Влиянието, което тези фактори оказват върху химическата реакция, е подчинено на модел, който е изразен в общи линии през 1884 г. от френския учен Le Chatelier. Съвременната формулировка на принципа на Le Chatelier е следната:
Ако се окаже външно въздействие върху система, която е в състояние на равновесие, тогава системата ще премине в друго състояние по такъв начин, че да намали ефекта от външното влияние.
Фактори, влияещи върху химичното равновесие.
1. Ефект на температурата. Във всяка обратима реакция едното от направленията съответства на екзотермичен процес, а другото на ендотермичен.
При повишаване на температурата химичното равновесие се измества по посока на ендотермичната реакция, а при понижаване на температурата - по посока на екзотермичната реакция.
2. Влияние на налягането.
Във всички реакции с участието на газообразни вещества, придружени от промяна в обема поради промяна в количеството на веществото при прехода от изходните вещества към продуктите, равновесното положение се влияе от налягането в системата.
Влиянието на натиска върху равновесното положение се подчинява на следните правила:
С увеличаване на налягането равновесието се измества в посока на образуване на вещества (изходни или продукти) с по-малък обем.
3. Влияние на концентрацията. Влиянието на концентрацията върху състоянието на равновесие се подчинява на следните правила:
С увеличаване на концентрацията на едно от изходните вещества равновесието се измества в посока на образуване на реакционни продукти;
с увеличаване на концентрацията на един от реакционните продукти, равновесието се измества в посока на образуване на изходните вещества.
Въпроси за самоконтрол:
1. Каква е скоростта на химичната реакция и от какви фактори зависи? От какви фактори зависи скоростната константа?
2. Напишете уравнение за скоростта на реакцията на образуване на вода от водород и кислород и покажете как се променя скоростта, ако концентрацията на водород се утрои.
3. Как се променя скоростта на реакцията с времето? Какви реакции се наричат обратими? Какво е състоянието на химичното равновесие? Какво се нарича константа на равновесие, от какви фактори зависи?
4. Какви външни влияния могат да нарушат химичния баланс? В каква посока ще се измести равновесието при промяна на температурата? Натиск?
5. Как може една обратима реакция да се измести в определена посока и да завърши?
Лекция № 12 (задача)
Решения
Мишена:Дайте качествени заключения за разтворимостта на веществата и количествена оценка на разтворимостта.
Ключови думи:Разтвори - хомогенни и разнородни, истински и колоидни; разтворимост на веществата; концентрация на разтвори; разтвори на неелектроили; законите на Раул и ван'т Хоф.
Планирайте.
1. Класификация на разтворите.
2. Концентрация на разтворите.
3. Разтвори на неелектролити. Законите на Раул.
Класификация на разтворите
Разтворите са хомогенни (еднофазни) системи с променлив състав, състоящи се от две или повече вещества (компоненти).
Според характера на агрегатното състояние разтворите биват газообразни, течни и твърди. Обикновено компонент, който при дадени условия е в същото състояние на агрегиране като получения разтвор, се счита за разтворител, останалите компоненти на разтвора са разтворени вещества. При едно и също агрегатно състояние на компонентите, разтворителят е компонентът, който преобладава в разтвора.
В зависимост от размера на частиците разтворите се делят на истински и колоидни. В истинските разтвори (често наричани просто разтвори) разтвореното вещество е диспергирано на атомно или молекулярно ниво, частиците на разтвореното вещество не се виждат нито визуално, нито под микроскоп, те се движат свободно в средата на разтворителя. Истинските разтвори са термодинамично стабилни системи, безкрайно стабилни във времето.
Движещите сили за образуването на разтвори са факторите ентропия и енталпия. При разтваряне на газове в течност ентропията винаги намалява ΔS< 0, а при растворении кристаллов возрастает (ΔS >0). Колкото по-силно е взаимодействието между разтвореното вещество и разтворителя, толкова по-голяма е ролята на фактора енталпия при образуването на разтвори. Знакът на промяната в енталпията на разтваряне се определя от знака на сумата от всички топлинни ефекти на процесите, съпътстващи разтварянето, за които основният принос се прави от разрушаването на кристалната решетка на свободни йони (ΔH> 0) и взаимодействието на образуваните йони с молекулите на разтворителя (солватация, ΔH< 0). При этом независимо от знака энтальпии при растворении (абсолютно нерастворимых веществ нет) всегда ΔG = ΔH – T·ΔS < 0, т. к. переход вещества в раствор сопровождается значительным возрастанием энтропии вследствие стремления системы к разупорядочиванию. Для жидких растворов (расплавов) процесс растворения идет самопроизвольно (ΔG < 0) до установления динамического равновесия между раствором и твердой фазой.
Концентрацията на наситен разтвор се определя от разтворимостта на веществото при дадена температура. Разтворите с по-ниска концентрация се наричат ненаситени.
Разтворимостта на различните вещества варира значително и зависи от тяхната природа, взаимодействието на частиците на разтвореното вещество помежду си и с молекулите на разтворителя, както и от външните условия (налягане, температура и др.)
В химическата практика най-важни са разтворите, приготвени на базата на течен разтворител. Течните смеси в химията се наричат просто разтвори. Най-широко използваният неорганичен разтворител е водата. Разтворите с други разтворители се наричат неводни.
Разтворите имат изключително голямо практическо значение, в тях протичат много химични реакции, включително тези, които са в основата на метаболизма в живите организми.
Концентрация на разтвора
Важна характеристика на разтворите е тяхната концентрация, която изразява относителното количество на компонентите в разтвора. Има масови и обемни концентрации, размерни и безразмерни.
ДА СЕ безразмеренконцентрациите (дялове) включват следните концентрации:
Масова част на разтвореното вещество У(B) изразено като част от единица или като процент:
където m(B) и m(A) са масата на разтвореното вещество B и масата на разтворителя A.
Обемната част на разтвореното вещество σ(B) се изразява в части от единица или обемни проценти:
където V i е обемът на компонента на разтвора, V(B) е обемът на разтвореното вещество B. Обемните проценти се наричат градуси *) .
*) Понякога обемната концентрация се изразява в хилядни (ppm, ‰) или в части на милион (ppm), ppm.
Молната част на разтвореното вещество χ(B) се изразява чрез отношението
Сумата от молните фракции на k компонентите на разтвора χ i е равна на единица
ДА СЕ размеренконцентрации включват следните концентрации:
Моларността на разтвореното вещество C m (B) се определя от количеството вещество n(B) в 1 kg (1000 g) от разтворителя, единицата е mol/kg.
Моларна концентрация на вещество Б в разтвор ° С(B) - съдържанието на количеството разтворено вещество B на единица обем на разтвора, mol / m 3 или по-често mol / литър:
където μ(B) е моларната маса на B, V е обемът на разтвора.
Еквиваленти на моларна концентрация на вещество Б ° С E (B) (нормалност - остаряло.) се определя от броя на еквивалентите на разтвореното вещество на единица обем на разтвора, mol / литър:
където n E (B) е количеството еквиваленти на веществото, μ E е моларната маса на еквивалента.
Титърът на разтвор на вещество B( T B) се определя от масата на разтвореното вещество в g, съдържащо се в 1 ml от разтвора:
g/ml или 
g/ml.
Масовите концентрации (масова част, процент, молал) не зависят от температурата; обемните концентрации се отнасят за определена температура.
Всички вещества са способни на разтворимост до известна степен и се характеризират с разтворимост. Някои вещества са безкрайно разтворими едно в друго (вода-ацетон, бензен-толуен, течен натрий-калий). Повечето съединения са слабо разтворими (вода-бензен, вода-бутилов алкохол, вода-трапезна сол), а много от тях са слабо разтворими или практически неразтворими (вода-BaSO 4 , вода-бензин).
Разтворимостта на дадено вещество при дадени условия е неговата концентрация в наситен разтвор. В такъв разтвор се постига равновесие между разтвореното вещество и разтвора. При липса на равновесие разтворът остава стабилен, ако концентрацията на разтвореното вещество е по-малка от неговата разтворимост (ненаситен разтвор) или нестабилен, ако разтворът съдържа вещества, по-големи от неговата разтворимост (пренаситен разтвор).