Kimyasal reaksiyonlar geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüzdür.
geri dönüşü olmayan reaksiyonlar yalnızca bir (ileri →) yönde giden bu tür reaksiyonlar denir:
onlar. A + B = C + D reaksiyonunun bir kısmı geri döndürülemezse, bu, C + D = A + B ters reaksiyonunun gerçekleşmediği anlamına gelir.
Tersinir reaksiyonlar - bunlar hem ileri hem de ters yönde giden tepkilerdir (⇄):
örneğin, belirli bir A + B = C + D reaksiyonu tersine çevrilebilirse, bu hem A + B → C + D reaksiyonunun (doğrudan) hem de C + D → A + B reaksiyonunun (ters) aynı anda ilerlediği anlamına gelir. ).
Aslında, çünkü hem doğrudan hem de ters reaksiyonlar devam eder, tersinir reaksiyonlar durumunda reaktifler (başlangıç maddeleri) hem denklemin sol tarafındaki maddeler hem de denklemin sağ tarafındaki maddeler olarak adlandırılabilir. Aynı şey ürünler için de geçerli.
Tersinir herhangi bir reaksiyon için, ileri ve geri reaksiyonların hızlarının eşit olması mümkündür. Böyle bir duruma denir denge durumu.
Denge durumunda, hem tüm reaktanların hem de tüm ürünlerin konsantrasyonları değişmez. Dengedeki ürün ve tepkenlerin derişimlerine denir. denge konsantrasyonları.
Çeşitli faktörlerin etkisi altında kimyasal dengede kayma
Sıcaklık, basınç veya başlangıç maddelerinin veya ürünlerinin konsantrasyonundaki değişiklik gibi sistem üzerindeki bu tür dış etkiler nedeniyle, sistemin dengesi bozulabilir. Ancak bu dış etkinin kesilmesinden sonra sistem bir süre sonra yeni bir denge durumuna geçecektir. Bir sistemin bir denge durumundan başka bir denge durumuna bu şekilde geçişine denir. kimyasal dengenin kayması (kayması) .
Belirli bir maruz kalma türüyle kimyasal dengenin nasıl değiştiğini belirleyebilmek için Le Chatelier ilkesini kullanmak uygundur:
Denge durumundaki bir sisteme herhangi bir dış etki uygulanırsa, kimyasal dengedeki kaymanın yönü, etkinin etkisini zayıflatan reaksiyonun yönü ile çakışacaktır.
Sıcaklığın denge durumu üzerindeki etkisi
Sıcaklık değiştiğinde, herhangi bir kimyasal reaksiyonun dengesi değişir. Bunun nedeni, herhangi bir reaksiyonun termal bir etkiye sahip olmasıdır. Bu durumda, ileri ve geri reaksiyonların termal etkileri her zaman tam tersidir. Onlar. ileri reaksiyon ekzotermik ise ve +Q'ya eşit bir termal etkiyle ilerliyorsa, ters reaksiyon her zaman endotermiktir ve -Q'ya eşit bir termal etkiye sahiptir.
Böylece, Le Chatelier ilkesine göre, denge halindeki bir sistemin sıcaklığını arttırırsak, denge, sıcaklığın düştüğü reaksiyona doğru kayar, yani endotermik bir reaksiyona doğru Ve benzer şekilde, denge halindeki sistemin sıcaklığını düşürürsek, denge reaksiyona doğru kayacak ve bunun sonucunda sıcaklık artacaktır, yani. ekzotermik bir reaksiyona doğru.
Örneğin, aşağıdaki tersinir reaksiyonu göz önünde bulundurun ve sıcaklık düştükçe dengesinin nereye kayacağını belirtin:
Yukarıdaki denklemden de görebileceğiniz gibi, ileri reaksiyon ekzotermiktir, yani akışının bir sonucu olarak ısı açığa çıkar. Bu nedenle ters reaksiyon endotermik olacaktır, yani ısının emilmesiyle devam eder. Koşula göre sıcaklık düşürülür, bu nedenle denge sağa kayar, yani. doğrudan bir tepkiye doğru.
Konsantrasyonun kimyasal denge üzerindeki etkisi
Le Chatelier prensibine göre reaktif konsantrasyonundaki bir artış, dengede reaktiflerin tüketildiği reaksiyona doğru bir kaymaya yol açmalıdır, yani. doğrudan bir tepkiye doğru.
Tersine, reaktanların konsantrasyonu düşürülürse, denge reaktanların oluşumuyla sonuçlanan reaksiyona doğru kayar, yani; ters reaksiyonun tarafı (←).
Reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonundaki bir değişiklik de benzer şekilde etkiler. Ürünlerin konsantrasyonunu arttırırsanız, denge, ürünlerin tüketildiği reaksiyona doğru kayar, yani. ters reaksiyona doğru (←). Aksine, ürünlerin konsantrasyonu düşürülürse, ürünlerin konsantrasyonunun artması için denge doğrudan reaksiyona (→) doğru kayar.
Basıncın kimyasal denge üzerindeki etkisi
Sıcaklık ve konsantrasyonun aksine, basınçtaki bir değişiklik her reaksiyonun denge durumunu etkilemez. Basınçtaki bir değişikliğin kimyasal dengede bir kaymaya yol açabilmesi için, denklemin sağ ve sol taraflarındaki gaz halindeki maddelerin önündeki katsayıların toplamlarının farklı olması gerekir.
Onlar. iki reaksiyondan:
basınçtaki bir değişiklik, yalnızca ikinci reaksiyon durumunda denge durumunu etkileyebilir. Soldaki ve sağdaki birinci denklem durumunda gaz halindeki maddelerin formüllerinin önündeki katsayıların toplamı aynı olduğundan (2'ye eşit), ikinci denklem durumunda ise farklıdır (4'te solda ve 2 sağda).
Bundan, özellikle, hem reaktanlar hem de ürünler arasında gaz halindeki maddeler yoksa, basınçtaki bir değişikliğin mevcut denge durumunu hiçbir şekilde etkilemeyeceği sonucu çıkar. Örneğin, basınç, reaksiyonun denge durumunu etkilemeyecektir:
Gaz halindeki maddelerin miktarı solda ve sağda farklıysa, o zaman basınçtaki bir artış, dengede gazların hacminin azaldığı reaksiyona doğru bir kaymaya ve yönünde basınçta bir azalmaya yol açacaktır. reaksiyon, bunun sonucunda gazların hacmi artar.
Bir katalizörün kimyasal denge üzerindeki etkisi
Bir katalizör hem ileri hem de geri reaksiyonları eşit şekilde hızlandırdığından, varlığı veya yokluğu etkilemez bir denge durumuna.
Bir katalizörün etkileyebileceği tek şey, sistemin denge dışı bir durumdan denge durumuna geçiş hızıdır.
Yukarıdaki tüm faktörlerin kimyasal denge üzerindeki etkisi, aşağıda denge görevlerini yerine getirirken ilk başta göz atabileceğiniz bir kopya kağıdında özetlenmiştir. Bununla birlikte, sınavda kullanamayacak, bu nedenle, onun yardımıyla birkaç örneği analiz ettikten sonra, artık onu gözetlemeden denge için görevleri çözmesi öğretilmeli ve eğitilmelidir:
Tanımlar: T - sıcaklık, P - basınç, İle – konsantrasyon, – artış, ↓ – azalma
| T | T - denge endotermik bir reaksiyona doğru kayar |
| ↓T - denge ekzotermik bir reaksiyona doğru kayar | |
| P | P - denge, gaz halindeki maddelerin önünde daha küçük katsayılar toplamına sahip reaksiyona doğru kayar |
| ↓p - denge, gaz halindeki maddelerin önünde daha büyük katsayılar toplamına sahip reaksiyona doğru kayar | |
| C | C (reaktif) - denge doğrudan reaksiyona doğru kayar (sağa doğru) |
| ↓c (reaktif) - denge ters reaksiyona doğru kayar (sola doğru) | |
| C (ürün) - denge ters reaksiyon yönünde kayar (sola doğru) | |
| ↓c (ürün) - denge doğrudan reaksiyona doğru kayar (sağa doğru) | |
| Dengeyi etkilemez! |
Kimyasal denge durumu, sistem üzerindeki çeşitli dış etkiler tarafından bozulur: ısıtma ve soğutma, basınç değişiklikleri, tek tek maddelerin veya bir çözücünün eklenmesi ve çıkarılması. Bu, doğrudan ve ters reaksiyon oranlarının eşitliğini ihlal eder ve sistemin durumunda belirli bir kayma vardır.
Kimyasal dengedeki bir kayma, bir dış etkinin sonucu olarak bir denge sisteminde meydana gelen bir süreçtir.
Dengedeki kayma, sistemde değişen madde konsantrasyonları ile karakterize edilen yeni bir denge durumunun kurulmasına yol açar.
Örnek 10.6. Oksijen eklendiğinde reaksiyon dengesi hangi yöne kayar?
Çözüm. Oksijen eklendiğinde, konsantrasyonu ve dolayısıyla ileri yöndeki hızı artar. Denge sağa kayar. Bu, S02'nin S03'e dönüşüm oranını arttırır.
Herhangi bir etki altında denge kayması, Le Chatelier'in ilkesine (1884) uyar.
Denge halindeki bir sisteme dışarıdan gelecek bir etki, etkinin sonucunun azalmasına yol açan bir sürece neden olur.
Dengeyi değiştirme yönü ile ilgili belirli bir soruyu çözerken, üretilen etkinin özünü ve sonucunu açıkça anlamak gerekir. Örneğin, konsantrasyondaki bir değişiklik, sistem üzerinde bir etki olarak kabul edilemez. Maddeler sisteme dahil edilebilir veya sistemden çıkarılabilir (ego etkisi), bu da konsantrasyonlarda bir değişikliğe neden olur. Le Chatelier ilkesinin amonyak elde etme gibi pratik olarak önemli bir reaksiyona uygulanması Tablo'da gösterilmektedir. 10.1. İlk iki sütun, sistem üzerindeki etkiyi ve etkinin sonucunu gösterir. T ve >1 okları, karşılık gelen özellikte bir artış ve azalma anlamına gelir. "Sistem yanıtı" sütunu, etki sonucunun tersi olan değişiklikleri gösterir. Bu değişiklikler, sistemde doğrudan veya ters bir reaksiyonun meydana gelmesiyle ilişkilidir. Bazı zorluklar, basıncın denge durumu üzerindeki etkisinin anlaşılmasından kaynaklanmaktadır. Bir gaz karışımının basıncı, gaz hali denklemine göre, belirli bir miktardaki madde için sıcaklığa ve hacme bağlıdır, ancak belirli bir hacme ve sıcaklığa sahip olan sistem, basınç değişikliklerine yalnızca değiştirerek tepki verebilir. reaksiyon sonucu oluşan toplam madde miktarı. Le Chatelier ilkesinin sonucu, basınç arttıkça dengenin, gaz halindeki maddeler için stokiyometrik katsayıların toplamını azaltma yönünde kaymasıdır.
Tablo 10.1
Le Chatelier prensibinin N2 + 3H2 2NH3 reaksiyonu örneğinde uygulanması, ArH° =-92 kJ/mol
Tersine çevrilebilir heterojen reaksiyonlarda, dengedeki kayma, gaz halindeki ve çözünmüş maddelerin konsantrasyonlarındaki bir değişiklikle ilişkilidir. Bir katının kütlesindeki bir değişiklik, sistemdeki denge konumunu etkilemez.
Kimyasal dengenin kayması, laboratuvarlarda ve teknolojik süreçlerde reaksiyonların yürütülmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda, mesele dengeye ulaşmak değil, onu bir nebze olsun değiştirmektir. Süreç en baştan planlanır, böylece kurulan denge en değerli reaktiflerin korunması açısından optimal olur. Verim arttıkça üretim maliyeti düşer. Sıcaklık ve basınç koşullarına bağlıdır. Amonyak üretim reaksiyonu örneği kullanılarak, işlem koşullarının seçimine yaklaşım ilkesi gösterilmektedir ("+" ve "-" işaretleri, nihai sonuç üzerindeki etkinin istenen veya istenmeyen doğasını sembolize eder).
Yukarıdaki verilerden, amonyak üretiminde yüksek basınç kullanmanın ve en aktif katalizörleri aramanın istendiği sonucu çıkar. Sıcaklığın teknolojik ve ekonomik olarak reaksiyon hızı üzerinde olumlu bir etkisi ve amonyak verimi üzerinde olumsuz bir etkisi vardır. Bu nedenle, nihai olarak ürünün üretimi için minimum maliyeti sağlayan optimum sıcaklığın seçilmesi gerekmektedir.
Kimyasal denge doğaldır tersine çevrilebilir reaksiyonlar ve tipik değildir geri alınamaz kimyasal reaksiyonlar.
Çoğu zaman, bir kimyasal işlemin uygulanması sırasında, başlangıçtaki reaktanlar tamamen reaksiyon ürünlerine geçer. Örneğin:
Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Tepkimeyi ters yönde gerçekleştirerek metalik bakır elde etmek imkansızdır çünkü. verilen reaksiyon geri döndürülemez. Bu tür işlemlerde, reaktanlar tamamen ürünlere dönüştürülür, yani. reaksiyon tamamlanmaya devam eder.
Ancak kimyasal reaksiyonların çoğu tersine çevrilebilir, yani ileri ve geri yönlerde reaksiyonun paralel akışı muhtemeldir. Başka bir deyişle, reaktanlar sadece kısmen ürünlere dönüştürülür ve reaksiyon sistemi hem reaktanlardan hem de ürünlerden oluşur. Bu durumda sistem durumdadır kimyasal Denge.
Tersinir proseslerde, ilk başta doğrudan reaksiyon, reaktif miktarındaki azalma nedeniyle kademeli olarak azalan maksimum bir hıza sahiptir. Ters reaksiyon, aksine, başlangıçta minimum bir orana sahiptir ve bu, ürünler biriktikçe artar. Sonunda, her iki reaksiyonun hızlarının eşit olduğu bir an gelir - sistem bir denge durumuna gelir. Bir denge durumuna ulaşıldığında, bileşenlerin konsantrasyonları değişmeden kalır, ancak kimyasal reaksiyon durmaz. O. Bu dinamik (hareketli) bir durumdur. Açıklık için aşağıdaki şekli sunuyoruz:
biraz var diyelim tersinir kimyasal reaksiyon:
a A + b B = c C + d D
daha sonra, kitle eylemi yasasına dayanarak, aşağıdaki ifadeleri yazarız: dümdüzυ 1 ve tersiυ 2 reaksiyonlar:
υ1 = k 1 [A] bir [B] b
υ2 = k 2 [C] c [D] d
Hünerli kimyasal Denge, ileri ve geri reaksiyonların oranları eşittir, yani:
k 1 [A] a [B] b = k 2 [C] c [D] d
alırız
İLE= k1 / k 2 = [C] c [D] d ̸ [A] a [B] b
Nerede K =k 1 / k 2 – denge sabiti.
Herhangi bir tersinir süreç için, belirli koşullar altında k sabit bir değerdir. Maddelerin konsantrasyonlarına bağlı değildir, çünkü maddelerden birinin miktarı değiştiğinde diğer bileşenlerin miktarları da değişir.
Kimyasal bir sürecin seyri için koşullar değiştiğinde, dengede bir kayma mümkündür.
Dengedeki kaymayı etkileyen faktörler:
- reaktanların veya ürünlerin konsantrasyonlarındaki değişiklik,
- basınç değişimi,
- sıcaklık değişimi,
- reaksiyon ortamına bir katalizörün sokulması.
Le Chatelier ilkesi
Yukarıdaki faktörlerin tümü, tabi olan kimyasal dengedeki kaymayı etkiler. Le Chatelier ilkesi: Eğer sistemin dengede olduğu koşullardan birini (derişim, basınç veya sıcaklık) değiştirirseniz, denge bu değişikliğe karşı koyan tepkime yönünde kayar. Onlar. denge, denge durumunun ihlaline yol açan etkinin etkisinde bir azalmaya yol açan yönde kayma eğilimindedir.
Bu nedenle, faktörlerinin her birinin denge durumu üzerindeki etkisini ayrı ayrı ele alacağız.
Etkilemek reaktan veya ürün konsantrasyonlarındaki değişiklikler örnekle gösterelim haber süreci:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH3 (g)
Örneğin, N2(g), H2(g) ve NH3(g)'den oluşan bir denge sistemine nitrojen eklenirse, o zaman denge miktarında bir azalmaya katkıda bulunacak yönde kaymalıdır. orijinal değerine doğru hidrojen, yani. ilave miktarda amonyak oluşumu yönünde (sağa doğru). Aynı zamanda hidrojen miktarında da azalma meydana gelecektir. Sisteme hidrojen eklendiğinde denge de yeni miktarda amonyak oluşumuna doğru (sağa doğru) kayacaktır. Amonyağın denge sistemine girmesi ise, Le Chatelier ilkesi , başlangıç maddelerinin (sola) oluşumu için uygun olan sürece doğru dengede bir kaymaya neden olur, yani amonyak konsantrasyonu, bir kısmı nitrojen ve hidrojene ayrıştırılarak azaltılmalıdır.
Bileşenlerden birinin konsantrasyonundaki bir azalma, sistemin denge durumunu bu bileşenin oluşumuna doğru kaydıracaktır.
Etkilemek basınç değişiklikleri Gaz halindeki bileşenlerin incelenen süreçte yer alıp almadığı ve bu durumda toplam molekül sayısında bir değişiklik olup olmadığı mantıklıdır. Sistemdeki toplam molekül sayısı aynı kalırsa kalıcı, ardından basınçtaki değişiklik etkilemez dengesine göre, örneğin:
ben 2 (g) + H 2 (g) \u003d 2HI (g)
Bir denge sisteminin hacmi azaltılarak toplam basıncı artırılırsa, denge hacmi azalan yönde kayar. Onlar. azalan sayıya doğru gaz sistemde. tepki olarak:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH3 (g)
4 gaz molekülünden (1 N 2 (g) ve 3 H 2 (g)) 2 gaz molekülü oluşur (2 NH 3 (g)), yani. sistemdeki basınç azalır. Sonuç olarak, basınçtaki bir artış, ek miktarda amonyak oluşumuna katkıda bulunacaktır, yani. denge oluşum yönünde (sağa doğru) kayacaktır.
Sistemin sıcaklığı sabitse, sistemin toplam basıncındaki bir değişiklik denge sabitinde bir değişikliğe yol açmaz. İLE.
Sıcaklık değişimi sistem sadece dengesinin yer değiştirmesini değil, aynı zamanda denge sabitini de etkiler İLE. Sabit basınçta bir denge sistemine ek ısı verilirse, denge ısı emme yönünde kayar. Dikkate almak:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g) + 22 kcal
Yani, görebileceğiniz gibi, ileri reaksiyon ısının serbest bırakılmasıyla ve ters reaksiyon emilim ile devam eder. Sıcaklıktaki bir artışla, bu reaksiyonun dengesi amonyak ayrışma reaksiyonuna (sola) doğru kayar, çünkü dış etkiyi zayıflatır - sıcaklıktaki artış. Aksine soğutma, dengede amonyak sentezi yönünde (sağa doğru) bir kaymaya yol açar, çünkü reaksiyon ekzotermiktir ve soğumaya karşı dirençlidir.
Bu nedenle, sıcaklıktaki bir artış bir kaymayı destekler kimyasal Denge endotermik bir reaksiyon yönünde ve sıcaklık düşüşü ekzotermik bir süreç yönündedir. . denge sabitleri sıcaklığın artmasıyla birlikte tüm ekzotermik süreçlerin ve endotermik süreçlerin artması - artar.
Ana makale: Le Chatelier-Brown prensibi
Kimyasal dengenin konumu şu reaksiyon parametrelerine bağlıdır: sıcaklık, basınç ve konsantrasyon. Bu faktörlerin bir kimyasal reaksiyon üzerindeki etkisi, 1885'te Fransız bilim adamı Le Chatelier tarafından genel terimlerle ifade edilen bir modele tabidir.
Kimyasal dengeyi etkileyen faktörler:
1) sıcaklık
Sıcaklık arttıkça, kimyasal denge endotermik (absorpsiyon) reaksiyona, azaldıkça ekzotermik (izolasyon) reaksiyona doğru kayar.
CaCO 3 =CaO+CO 2 -Q t →, t↓ ←
N 2 +3H 2 ↔2NH 3 +Q t ←, t↓ →
2) basınç
Basınç arttığında, kimyasal denge daha küçük bir madde hacmine, azaldığında ise daha büyük bir hacme doğru kayar. Bu prensip sadece gazlar için geçerlidir, yani; reaksiyona katılar dahil edilirse, bunlar dikkate alınmaz.
CaCO 3 =CaO+CO 2 P ←, P↓ →
1mol=1mol+1mol
3) başlangıç maddelerinin ve reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonu
Başlangıç maddelerinden birinin konsantrasyonunun artmasıyla, kimyasal denge reaksiyon ürünlerine, reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonunun artmasıyla da başlangıç maddelerine doğru kayar.
S 2 +2O 2 =2SO 2 [S],[O] →, ←
Katalizörler kimyasal dengenin kaymasını etkilemez!
Kimyasal dengenin temel kantitatif özellikleri: kimyasal denge sabiti, dönüşüm derecesi, ayrışma derecesi, denge verimi. Belirli kimyasal reaksiyonlar örneğinde bu miktarların anlamını açıklayın.
Kimyasal termodinamikte, kütle eylemi yasası, başlangıç maddelerinin ve reaksiyon ürünlerinin denge aktivitelerini şu ilişkiye göre ilişkilendirir:
Madde aktivitesi. Aktivite yerine, konsantrasyon (ideal bir çözeltideki reaksiyon için), kısmi basınçlar (ideal gazların karışımındaki reaksiyon), fugasite (gerçek gazların karışımındaki reaksiyon) kullanılabilir;
Stokiyometrik katsayı (ilk maddeler için negatif, ürünler için - pozitif olduğu varsayılır);
Kimyasal denge sabiti. Buradaki "a" indeksi, aktivite değerinin formülde kullanılması anlamına gelir.
Reaksiyonun verimliliği genellikle reaksiyon ürününün verimi hesaplanarak değerlendirilir (Bölüm 5.11). Bununla birlikte, en önemli (genellikle en pahalı) maddenin hangi kısmının hedef reaksiyon ürününe dönüştüğünü, örneğin sülfürik üretimi sırasında SO2'nin hangi kısmının SO3'e dönüştüğünü belirleyerek reaksiyonun etkinliğini de değerlendirebilirsiniz. asit, yani bul dönüşüm derecesi orijinal madde.
Devam eden reaksiyonun kısa bir şemasına izin verin
Daha sonra A maddesinin B maddesine (A) dönüşme derecesi aşağıdaki denklem ile belirlenir.
Nerede N proreag (A), B ürününü oluşturmak üzere reaksiyona giren reaktif A maddesinin miktarıdır ve N ilk (A) - reaktif A'nın maddesinin başlangıç miktarı. 
Doğal olarak, dönüşüm derecesi yalnızca madde miktarı cinsinden değil, aynı zamanda onunla orantılı herhangi bir miktar açısından da ifade edilebilir: molekül sayısı (formül birimleri), kütle, hacim.
A reaktanı kısa sürede alınırsa ve B ürününün kaybı ihmal edilebilirse, A reaktanının dönüşüm derecesi genellikle B ürününün verimine eşittir.
Bir istisna, birkaç ürün oluşturmak için başlangıç maddesinin açıkça tüketildiği reaksiyonlardır. Yani, örneğin, reaksiyonda
Cl2 + 2KOH \u003d KCl + KClO + H20
klor (reaktif) eşit olarak potasyum klorür ve potasyum hipoklorite dönüştürülür. Bu reaksiyonda KClO %100 verimle bile klorun KClO'ya dönüşme derecesi %50'dir.
Bildiğiniz miktar - protoliz derecesi (paragraf 12.4) - dönüşüm derecesinin özel bir durumudur:
TED çerçevesinde benzer niceliklere denir. ayrışma derecesi asitler veya bazlar (protoliz derecesi olarak da adlandırılır). Ayrışma derecesi, Ostwald seyreltme yasasına göre ayrışma sabiti ile ilişkilidir.
Aynı teori çerçevesinde, hidroliz dengesi şu şekilde karakterize edilir: hidroliz derecesi (H), maddenin başlangıç konsantrasyonu ile ilgili aşağıdaki ifadeleri kullanırken ( İle) ve hidroliz sırasında oluşan zayıf asitlerin (KHA) ve zayıf bazların ayrışma sabitleri ( K SB):
İlk ifade zayıf asit tuzunun hidrolizi için, ikincisi zayıf baz tuzu için ve üçüncüsü zayıf asit ve zayıf baz tuzu için geçerlidir. Tüm bu ifadeler yalnızca hidroliz derecesi 0,05'ten (%5) fazla olmayan seyreltik çözeltiler için kullanılabilir.
Genellikle, denge verimi, her özel durumda belirli bir oranla ilişkilendirildiği bilinen denge sabiti tarafından belirlenir.
Tersinir proseslerde sıcaklık, basınç, konsantrasyon gibi faktörlerin etkisiyle reaksiyonun dengesi kaydırılarak ürünün verimi değiştirilebilir.
Le Chatelier ilkesine göre, basit reaksiyonlar sırasında artan basınçla denge dönüşüm derecesi artarken, diğer durumlarda reaksiyon karışımının hacmi değişmez ve ürünün verimi basınca bağlı değildir.
Sıcaklığın denge verimi ve denge sabiti üzerindeki etkisi, reaksiyonun termal etkisinin işareti ile belirlenir.
Tersine çevrilebilir süreçlerin daha eksiksiz bir değerlendirmesi için, fiilen elde edilen ürünün oranına eşit olan teorik verim (dengeden elde edilen verim) kullanılır w denge durumunda elde edilecek miktara.
TERMAL AYRIŞMA kimyasalı
sıcaklıktaki bir artışın neden olduğu bir maddenin tersinir ayrışma reaksiyonu.
T. d. ile, bir maddeden birkaç (2H2H + OSaO + CO) veya daha basit bir madde oluşur.
Denge vb. hareket eden kütle yasasına göre kurulur. BT
denge sabiti veya ayrışma derecesi ile karakterize edilebilir
(çürümüş molekül sayısının toplam molekül sayısına oranı). İÇİNDE
çoğu durumda, T. d.'ye ısı emilimi eşlik eder (artan
entalpi
DN>0); bu nedenle, Le Chatelier-Brown ilkesine uygun olarak
ısıtma onu yoğunlaştırır, T. d.'nin sıcaklıkla yer değiştirme derecesi belirlenir
DN'nin mutlak değeri. Basınç T. d. ne kadar güçlü olursa o kadar büyük olur
gaz halindeki maddelerin mol (Di) sayısındaki değişim (artış)
ayrışma derecesi basınca bağlı değildir. katılar değilse
katı çözeltiler oluştururlar ve çok dağılmış durumda değildirler,
o zaman basınç T. d. benzersiz bir şekilde sıcaklık tarafından belirlenir. T.'yi uygulamak için
e. katı maddeler (oksitler, kristalli hidratlar, vb.)
bilmek önemlidir
ayrışma basıncının harici olana eşit olduğu sıcaklık (özellikle,
atmosferik basınç. Kaçan gaz üstesinden gelebileceğinden
ortam basıncı, daha sonra bu sıcaklığa ulaşıldığında ayrışma süreci
hemen şiddetlenir.
Ayrışma derecesinin sıcaklığa bağlılığı: artan sıcaklıkla ayrışma derecesi artar (sıcaklıktaki bir artış, moleküllerin iyonlara ayrışmasına katkıda bulunan çözünmüş parçacıkların kinetik enerjisinde bir artışa yol açar) 
Başlangıç malzemelerinin dönüşüm derecesi ve ürünün denge verimi. Belirli bir sıcaklıkta hesaplama yöntemleri. Bunun için hangi verilere ihtiyaç var? Keyfi bir örnek kullanarak kimyasal dengenin bu nicel özelliklerinden herhangi birini hesaplamak için bir şema verin.
Dönüşüm derecesi, reaksiyona giren reaktifin başlangıç miktarına bağlı miktarıdır. En basit tepkime için, reaktöre girişteki veya periyodik işlemin başlangıcındaki konsantrasyon, reaktörün çıkışındaki veya periyodik işlemin o anki konsantrasyonudur. Örneğin keyfi bir reaksiyon için, 
, tanıma göre, hesaplama formülü aynıdır: . Reaksiyonda birkaç reaktif varsa, dönüşüm derecesi her biri için, örneğin reaksiyon için hesaplanabilir. 
Dönüşüm derecesinin reaksiyon süresine bağımlılığı, reaktif konsantrasyonunun zamanla değişmesi ile belirlenir. Zamanın ilk anında, hiçbir şeyin değişmediği anda, dönüşüm derecesi sıfıra eşittir. Daha sonra, reaktif dönüştürüldükçe, dönüştürme derecesi artar. Geri döndürülemez bir reaksiyon için, hiçbir şey reaktifin tamamen tüketilmesini engellemediğinde, değeri bire (%100) eğilimlidir (Şekil 1). 
Şekil 1 Hız sabitinin değeri tarafından belirlenen reaktif tüketim hızı ne kadar yüksek olursa, şekilde gösterilen dönüşüm derecesi o kadar hızlı artar. Reaksiyon tersinir ise, reaksiyon dengeye yöneldiğinde, dönüşüm derecesi, değeri ileri ve geri reaksiyonların hız sabitlerinin oranına (denge sabitine göre) bağlı olan bir denge değerine yönelir (Şekil .2). 
Şekil 2 Hedef ürünün verimi Ürünün verimi, reaktifin tamamı bu ürüne geçmiş olsaydı elde edilecek olan bu ürünün miktarına bağlı olarak fiilen elde edilen hedef ürün miktarıdır (mümkün olan maksimum miktara kadar) elde edilen ürün). Veya (reaktif yoluyla): hedef ürüne fiilen dönüştürülen reaktif miktarının reaktifin başlangıç miktarına bölümü. En basit reaksiyon için verim , ve akılda tutularak, bu reaksiyon için, 
, yani en basit reaksiyon için verim ve dönüşüm derecesi bir ve aynı miktardır. Dönüşüm, örneğin maddelerin miktarındaki bir değişiklikle gerçekleşirse, o zaman tanıma göre stokiyometrik katsayı hesaplanan ifadeye dahil edilmelidir. Birinci tanıma göre, reaktifin başlangıç miktarının tamamından elde edilen ürünün hayali miktarı, bu reaksiyon için reaktifin başlangıç miktarının yarısı kadar olacaktır, yani; ve hesaplama formülü. İkinci tanıma göre hedef ürüne fiilen dönüştürülen ayıraç miktarı, oluşan bu ürün miktarının iki katı olacaktır, yani; , ardından hesaplama formülü . Doğal olarak her iki ifade de aynıdır. Daha karmaşık bir reaksiyon için, hesaplama formülleri tanıma uygun olarak tamamen aynı şekilde yazılır, ancak bu durumda verim artık dönüşüm derecesine eşit değildir. Örneğin, reaksiyon için 
. Reaksiyonda birkaç reaktif varsa, verim her biri için hesaplanabilir; ek olarak birkaç hedef ürün varsa, o zaman verim herhangi bir reaktif için herhangi bir hedef ürün için hesaplanabilir. Hesaplama formülünün yapısından da görülebileceği gibi (payda sabit bir değer içerir), verimin reaksiyon süresine bağımlılığı, hedef ürünün konsantrasyonunun zamana bağlılığı ile belirlenir. Yani, örneğin, reaksiyon için 
bu bağımlılık Şekil 3'teki gibidir. 
Şek. 3
Kimyasal dengenin kantitatif bir özelliği olarak dönüşüm derecesi. Toplam basınç ve sıcaklıktaki artış, bir gaz fazı reaksiyonunda ... reaktifin dönüşüm derecesini nasıl etkiler: ( verilen denklem)? Cevabın gerekçesini ve karşılık gelen matematiksel ifadeleri verin.
İleri ve geri reaksiyon hızlarının eşit olduğu duruma kimyasal denge denir. Genel formda tersinir reaksiyon denklemi:
ileri reaksiyon hızı v 1 =k 1 [A] m [B] n , ters reaksiyon oranı v 2 =k 2 [С] p [D] q , burada köşeli parantezler içinde denge konsantrasyonları vardır. Tanım gereği, kimyasal dengede v 1 =v 2, nereden
K c \u003d k 1 / k 2 \u003d [C] p [D] q / [A] m [B] n,
burada Kc, molar konsantrasyonlar cinsinden ifade edilen kimyasal denge sabitidir. Yukarıdaki matematiksel ifade genellikle tersinir bir kimyasal reaksiyon için kütle etkisi yasası olarak adlandırılır: reaksiyon ürünlerinin denge konsantrasyonlarının ürününün başlangıç maddelerinin denge konsantrasyonlarının ürününe oranı.
Kimyasal dengenin konumu şu reaksiyon parametrelerine bağlıdır: sıcaklık, basınç ve konsantrasyon. Bu faktörlerin bir kimyasal reaksiyon üzerindeki etkisi, 1884'te Fransız bilim adamı Le Chatelier tarafından genel terimlerle ifade edilen bir modele tabidir. Le Chatelier ilkesinin modern formülasyonu şu şekildedir:
Denge durumundaki bir sisteme dışarıdan bir etki yapılırsa, sistem dış etkinin etkisini azaltacak şekilde başka bir duruma geçecektir.
Kimyasal dengeyi etkileyen faktörler.
1. Sıcaklığın etkisi. Her tersinir reaksiyonda, yönlerden biri ekzotermik bir sürece, diğeri ise endotermik bir sürece karşılık gelir.
Sıcaklık arttıkça kimyasal denge endotermik reaksiyon yönünde, sıcaklık düştükçe ekzotermik reaksiyon yönünde kayar.
2. Basıncın etkisi.
Gaz halindeki maddelerin dahil olduğu tüm reaksiyonlarda, başlangıç maddelerinden ürünlere geçişte madde miktarındaki değişime bağlı olarak hacim değişikliği ile birlikte, denge konumu sistemdeki basınçtan etkilenir.
Basıncın denge pozisyonu üzerindeki etkisi aşağıdaki kurallara uyar:
Artan basınçla denge, daha küçük hacimli maddelerin (başlangıç veya ürünler) oluşum yönünde kayar.
3. Konsantrasyonun etkisi. Konsantrasyonun denge durumu üzerindeki etkisi aşağıdaki kurallara uyar:
Başlangıç maddelerinden birinin konsantrasyonundaki artışla, denge reaksiyon ürünlerinin oluşum yönünde kayar;
reaksiyon ürünlerinden birinin konsantrasyonundaki artışla denge, başlangıç maddelerinin oluşum yönünde kayar.
Otokontrol için sorular:
1. Bir kimyasal reaksiyonun hızı nedir ve hangi faktörlere bağlıdır? Hız sabiti hangi faktörlere bağlıdır?
2. Hidrojen ve oksijenden su oluşumunun reaksiyon hızı için bir denklem yazın ve hidrojen konsantrasyonu üç katına çıkarsa hızın nasıl değiştiğini gösterin.
3. Reaksiyon hızı zamanla nasıl değişir? Hangi reaksiyonlara geri dönüşümlü denir? Kimyasal denge durumu nedir? Denge sabiti olarak adlandırılan şey, hangi faktörlere bağlıdır?
4. Kimyasal dengeyi hangi dış etkenler bozabilir? Sıcaklık değiştikçe denge hangi yöne kayar? Basınç?
5. Tersine çevrilebilir bir reaksiyon nasıl belirli bir yöne kaydırılabilir ve tamamlanabilir?
Ders No. 12 (problem)
Çözümler
Hedef: Maddelerin çözünürlüğü hakkında nitel sonuçlar ve çözünürlüğün nicel bir değerlendirmesi verin.
anahtar kelimeler:Çözümler - homojen ve heterojen, doğru ve koloidal; maddelerin çözünürlüğü; çözeltilerin konsantrasyonu; elektroil olmayan çözeltiler; Raoult ve van't Hoff kanunları.
Plan.
1. Çözümlerin sınıflandırılması.
2. Çözeltilerin konsantrasyonu.
3. Elektrolit olmayan çözeltiler. Raoult kanunları.
Çözümlerin sınıflandırılması
Çözeltiler, iki veya daha fazla maddeden (bileşen) oluşan değişken bileşimli homojen (tek fazlı) sistemlerdir.
Agregasyon halinin doğasına göre çözeltiler gaz, sıvı ve katı olabilir. Genellikle, belirli koşullar altında elde edilen çözelti ile aynı kümelenme durumunda olan bir bileşen bir çözücü olarak kabul edilir, çözeltinin geri kalan bileşenleri çözünen maddelerdir. Bileşenlerin aynı agrega halinde olması durumunda, çözücü, çözeltide baskın olan bileşendir.
Parçacıkların boyutuna bağlı olarak, çözeltiler doğru ve koloidal olarak ayrılır. Gerçek çözeltilerde (çoğunlukla basitçe çözeltiler olarak anılır), çözünen madde atomik veya moleküler düzeyde dağılır, çözünen maddenin parçacıkları görsel olarak veya mikroskop altında görülmez, solvent ortamında serbestçe hareket ederler. Gerçek çözümler, termodinamik olarak kararlı sistemlerdir ve zaman içinde sonsuz kararlıdır.
Çözelti oluşumu için itici güçler entropi ve entalpi faktörleridir. Gazları bir sıvıda çözerken, entropi her zaman ΔS azalır< 0, а при растворении кристаллов возрастает (ΔS >0). Çözünen madde ile çözücü arasındaki etkileşim ne kadar güçlüyse, çözelti oluşumunda entalpi faktörünün rolü o kadar fazladır. Çözünme entalpisindeki değişikliğin işareti, çözünmeye eşlik eden süreçlerin tüm termal etkilerinin toplamının işareti ile belirlenir; bunların ana katkısı, kristal kafesin serbest iyonlara (ΔH > 0) yıkılmasıyla yapılır. ve oluşan iyonların solvent molekülleri ile etkileşimi (solvasyon, 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.
Doymuş bir çözeltinin konsantrasyonu, maddenin belirli bir sıcaklıkta çözünürlüğü ile belirlenir. Daha düşük konsantrasyonlu çözeltilere doymamış denir.
Çeşitli maddeler için çözünürlük önemli ölçüde değişir ve bunların doğasına, çözünen maddenin parçacıklarının birbirleriyle ve çözücü moleküllerle etkileşiminin yanı sıra dış koşullara (basınç, sıcaklık, vb.)
Kimyasal uygulamada, sıvı bir çözücü bazında hazırlanan çözeltiler çok önemlidir. Kimyada basitçe çözeltiler olarak adlandırılan sıvı karışımlardır. En yaygın kullanılan inorganik çözücü sudur. Diğer çözücülerle olan çözeltilere susuz denir.
Çözeltiler son derece büyük pratik öneme sahiptir; canlı organizmalardaki metabolizmanın temelini oluşturanlar da dahil olmak üzere, içlerinde birçok kimyasal reaksiyon meydana gelir.
Çözüm konsantrasyonu
Çözeltilerin önemli bir özelliği, çözeltideki bileşenlerin nispi miktarını ifade eden konsantrasyonlarıdır. Boyutlu ve boyutsuz kütle ve hacim konsantrasyonları vardır.
İLE boyutsuz konsantrasyonlar (paylar) aşağıdaki konsantrasyonları içerir:
çözünenin kütle kesri W(B) bir birimin kesri veya yüzdesi olarak ifade edilir:
burada m(B) ve m(A), çözünen B'nin kütlesi ve çözücü A'nın kütlesidir.
Çözünmüş bir maddenin σ(B) hacim oranı, birimin kesirleri veya hacim yüzdesi olarak ifade edilir:
burada V i çözeltinin bileşeninin hacmidir, V(B) çözünmüş B maddesinin hacmidir. Hacim yüzdelerine derece denir *) .
*) Bazen hacim konsantrasyonu binde biri (ppm, ‰) veya milyonda parça (ppm), ppm cinsinden ifade edilir.
Bir çözünen maddenin χ(B) mol kesri şu bağıntıyla ifade edilir:
χ i çözümünün k bileşenlerinin mol kesirlerinin toplamı bire eşittir
İLE boyutlu konsantrasyonlar aşağıdaki konsantrasyonları içerir:
Çözünen molalite Cm(B), 1 kg (1000 g) çözücü içindeki n(B) maddesi miktarı ile belirlenir, birim mol/kg'dır.
Çözeltideki B maddesinin molar konsantrasyonu C(B) - çözeltinin birim hacmi başına çözünmüş madde B miktarının içeriği, mol/m3 veya daha sıklıkla mol/litre:
μ(B), B'nin molar kütlesi, V ise çözeltinin hacmidir.
B maddesinin molar konsantrasyon eşdeğerleri C E (B) (normallik - eskimiş.), çözeltinin birim hacmi başına bir çözünen maddenin eşdeğer sayısı, mol / litre ile belirlenir:
burada n E (B) eşdeğer madde miktarıdır, μ E eşdeğerin molar kütlesidir.
B maddesi çözeltisinin titresi( T B) 1 ml çözeltide bulunan g cinsinden çözünen maddenin kütlesi ile belirlenir:
g/ml veya 
gr/ml.
Kütle konsantrasyonları (kütle fraksiyonu, yüzde, molal) sıcaklığa bağlı değildir; hacimsel konsantrasyonlar belirli bir sıcaklığı ifade eder.
Tüm maddeler bir dereceye kadar çözünebilir ve çözünürlük ile karakterize edilir. Bazı maddeler birbiri içinde sonsuz çözünür (su-aseton, benzen-toluen, sıvı sodyum-potasyum). Bileşiklerin çoğu idareli bir şekilde çözünür (su-benzen, su-bütil alkol, su-tablo tuzu) ve birçoğu az çözünür veya pratik olarak çözünmez (su-BaS04, su-benzin).
Belirli koşullar altında bir maddenin çözünürlüğü, doymuş bir çözeltideki konsantrasyonudur. Böyle bir çözeltide, çözünen ile çözelti arasında denge sağlanır. Dengenin yokluğunda, çözünenin konsantrasyonu çözünürlüğünden azsa (doymamış çözelti) çözelti kararlı kalır veya çözelti çözünürlüğünden daha fazla madde içeriyorsa (aşırı doymuş çözelti) kararsızdır.