Көптеген химиялық реакциялар қайтымды, яғни бір мезгілде қарама-қарсы бағытта жүреді. Тура және кері реакциялар бірдей жылдамдықпен жүретін жағдайларда химиялық тепе-теңдік орнайды.

Химиялық тепе-теңдік пайда болған кезде жүйені құрайтын заттардың молекулаларының саны өзгеруді тоқтатады және тұрақты сыртқы жағдайларда уақыт өте тұрақты болып қалады.

Тура реакцияның жылдамдығы кері реакция жылдамдығына тең болатын жүйенің күйін химиялық тепе-теңдік деп атайды.

Мысалы, H 2 (g) + I 2 (g) ⇆ 2HI (g) реакциясының тепе-теңдігі тікелей реакцияның нәтижесінде бір уақытта уақыт бірлігінде йодид сутегі молекулаларының дәл осындай саны түзілгенде, өйткені олар кері жолмен ыдырайды. йод пен сутегіге реакция.

Реакцияның қарама-қарсы бағытта жүру қабілетін кинетикалық қайтымдылық деп атайды.

Реакция теңдеуінде қайтымдылық химиялық теңдеудің сол және оң жақтары арасындағы теңдік белгісінің орнына қарама-қарсы екі көрсеткі (⇆) арқылы көрсетіледі.

Химиялық тепе-теңдік динамикалық (жылжымалы). Сыртқы жағдайлар өзгерген кезде тепе-теңдік ауысады және сыртқы жағдайлар тұрақты мәндерге ие болса, бастапқы күйіне оралады. Химиялық тепе-теңдікке сыртқы факторлардың әсері оның ығысуын тудырады.

Химиялық тепе-теңдік жағдайы келесі реакция параметрлеріне байланысты:

Температуралар;

Қысым;

Концентрациялар.

Бұл факторлардың химиялық реакцияға тигізетін әсері 1884 жылы француз ғалымы Ле Шателье (1-сурет) жалпылама түрде көрсеткен заңдылыққа бағынады.

Күріш. 1. Анри Луи Ле Шателье

Ле Шателье принципінің заманауи тұжырымы

Егер тепе-теңдікте тұрған жүйеге сыртқы әсер әсер етсе, онда тепе-теңдік осы әсерді әлсірететін жағына ауысады.

1. Температураның әсері

Әрбір қайтымды реакцияда бағыттардың бірі экзотермиялық процеске, ал екіншісі эндотермиялық процеске сәйкес келеді.

Мысалы: аммиактың өнеркәсіптік өндірісі. Күріш. 2.

Күріш. 2. Аммиак өндіру зауыты

Аммиак синтезі реакциясы:

N 2 + 3H 2 ⇆ 2NH 3 + Q

Тура реакция экзотермиялық, ал кері реакция эндотермиялық.

Температураның өзгеруінің химиялық тепе-теңдік жағдайына әсері келесі ережелерге бағынады.

Температура жоғарылағанда химиялық тепе-теңдік эндотермиялық реакция бағытына, ал температура төмендеген сайын экзотермиялық реакция бағытына ығысады.

Тепе-теңдікті аммиак өндіруге ауыстыру үшін температураны төмендету керек.

2. Қысымның әсері

Бастапқы заттардан өнімдерге ауысу кезінде зат мөлшерінің өзгеруіне байланысты көлемнің өзгеруімен жүретін газ тәрізді заттар қатысатын барлық реакцияларда тепе-теңдік күйге жүйедегі қысым әсер етеді.

Тепе-теңдік жағдайына қысымның әсері келесі ережелерге бағынады.

Қысымның жоғарылауымен тепе-теңдік көлемі азырақ заттардың (бастапқы немесе өнімдер) түзілуіне қарай ығысады; қысым төмендеген сайын тепе-теңдік көлемі үлкен заттардың түзілуіне қарай ығысады.

Аммиак синтезі реакциясында қысымның жоғарылауымен тепе-теңдік аммиак түзілуіне қарай ығысады, өйткені реакция көлемінің азаюымен жүреді.

3. Шоғырланудың әсері

Концентрацияның тепе-теңдік жағдайына әсері келесі ережелерге бағынады.

Бастапқы заттардың біреуінің концентрациясы жоғарылағанда тепе-теңдік реакция өнімдерінің түзілуіне қарай ығысады; Реакция өнімдерінің біреуінің концентрациясы жоғарылағанда тепе-теңдік бастапқы заттардың түзілуіне қарай ығысады.

Аммиак түзетін реакцияда тепе-теңдікті аммиак өндіруге қарай жылжыту үшін сутегі мен азоттың концентрациясын арттыру қажет.

Сабақты қорытындылау

Сабақта сіз «химиялық тепе-теңдік» ұғымын және оны қалай ауыстыру керектігін, химиялық тепе-теңдіктің орын ауыстыруына қандай жағдайлар әсер ететінін және «Ле-Шателье принципі» қалай жұмыс істейтінін білдіңіз.

Анықтамалар

1. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Жалпы білім беретін 10-сыныпқа арналған оқулық. құру Профиль деңгейі. - М.: ЖШҚ «ТИД «Русский Word - RS», 2008. (§§ 24, 25)
2. Кузнецова Н.Е., Литвинова Т.Н., Левкин А.Н. Химия: 11 сынып: Жалпы білім беретін мектеп оқушыларына арналған оқулық. құру (профильдік деңгей): 2 бөлімнен. М.: Вентана-Граф, 2008. (§ 24)
3. Рудзит Г.Е. Химия. Жалпы химия негіздері. 11-сынып: тәрбиелік. жалпы білім беруге арналған оқу орны: негізгі деңгей/ Г.Е. Рудзит, Ф.Г. Фельдман. - М.: Білім, «Мәскеу оқулықтары» ААҚ, 2010. (§ 13)
4. Радецкий А.М. Химия. Дидактикалық материал. 10-11 сыныптар. - М.: Білім, 2011. (96-98 б.)
5. Хомченко И.Д. Орта мектепке арналған химиядан есептер мен жаттығулар жинағы. - М.: РИА «Жаңа толқын»: Баспа Умеренков, 2008. (65-68 б.)

1. Hemi.nsu.ru ().
2. Alhimikov.net ().
3. Prosto-o-slognom.ru ().

Үй жұмысы

1. бірге. 65-66 No 12.10-12.17 Орта мектепке арналған химиядан есептер мен жаттығулар жинағынан (Хомченко И.Д.), 2008 ж.
2. Қандай жағдайда қысымның өзгеруі газ тәрізді заттар қатысатын реакцияларда химиялық тепе-теңдіктің ығысуын тудырмайды?
3. Неліктен катализатор химиялық тепе-теңдікті өзгертпейді?

Химиялық тепе-теңдік жүйенің орналасқан жағдайлары өзгеріссіз қалғанша сақталады. Жағдайлардың өзгеруі (заттардың концентрациясы, температура, қысым) теңгерімсіздікті тудырады. Біраз уақыттан кейін химиялық тепе-теңдік қалпына келеді, бірақ жаңа жағдайда, бұрынғы жағдайлардан өзгеше. Жүйенің бір тепе-теңдік күйден екіншісіне осылай ауысуы деп аталады орын ауыстырутепе-теңдіктің (ығысуы). Орын ауыстыру бағыты Ле Шателье принципіне бағынады.

Бастапқы заттардың біреуінің концентрациясы жоғарылаған сайын тепе-теңдік осы затты көбірек тұтынуға қарай жылжиды және тікелей реакция күшейеді. Бастапқы заттардың концентрациясының төмендеуі тепе-теңдікті осы заттардың түзілуіне қарай жылжытады, өйткені кері реакция күшейеді. Температураның жоғарылауы тепе-теңдікті эндотермиялық реакцияға, ал температураның төмендеуі тепе-теңдікті экзотермиялық реакцияға ауыстырады. Қысымның жоғарылауы тепе-теңдікті газ тәріздес заттардың мөлшерінің азаюына, яғни осы газдар алып жатқан аз көлемге қарай жылжытады. Керісінше, қысым төмендеген сайын тепе-теңдік газ тәрізді заттардың көбеюіне қарай, яғни газдар түзетін үлкен көлемге қарай ығысады.

1-мысал.

Қысымның жоғарылауы келесі қайтымды газ реакцияларының тепе-теңдік күйіне қалай әсер етеді:

а) SO 2 + C1 2 =SO 2 CI 2;

б) H 2 + Br 2 = 2НВr.

Шешімі:

Біз Ле Шателье принципін қолданамыз, оған сәйкес қысымның жоғарылауы бірінші жағдайда (а) тепе-теңдікті оңға, аз көлемді алып жатқан газ тәрізді заттардың аз мөлшеріне қарай жылжытады, бұл жоғарылаған қысымның сыртқы әсерін әлсіретеді. Екінші реакцияда (б) газ тәріздес заттардың мөлшері де, бастапқы заттар да, реакция өнімдері де, олардың алатын көлемдері бірдей, сондықтан қысым әсер етпейді және тепе-теңдік бұзылмайды.

2-мысал.

Аммиак синтезі реакциясында (–Q) 3H 2 + N 2 = 2NH 3 + Q, тура реакция экзотермиялық, кері реакция эндотермиялық. Аммиак шығымын арттыру үшін әрекеттесуші заттардың концентрациясын, температура мен қысымды қалай өзгерту керек?

Шешімі:

Балансты оңға ауыстыру үшін сізге қажет:

а) H 2 және N 2 концентрациясын арттыру;

б) NH 3 концентрациясын төмендету (реакция сферасынан шығару);

в) температураны төмендету;

г) қысымды жоғарылату.

3-мысал.

Хлорсутек пен оттегі арасындағы біртекті реакция қайтымды:

4HC1 + O 2 = 2C1 2 + 2H 2 O + 116 кДж.

1. Төмендегілер жүйенің тепе-теңдігіне қандай әсер етеді?

а) қысымның жоғарылауы;

б) температураның жоғарылауы;

в) катализаторды енгізу?

Шешімі:

а) Ле Шателье принципіне сәйкес қысымның жоғарылауы тепе-теңдіктің тура реакцияға қарай ығысуына әкеледі.

б) t° жоғарылауы тепе-теңдіктің кері реакцияға қарай ығысуына әкеледі.

в) Катализаторды енгізу тепе-теңдікті өзгертпейді.

2. Әрекеттесуші заттардың концентрациясын екі есе арттырса, химиялық тепе-теңдік қай бағытта ығысады?

Шешімі:

υ → = k → 0 2 0 2 ;

υ 0 ← = k ← 0 2 0 2

Концентрациялардың жоғарылауынан кейін тура реакцияның жылдамдығы келесідей болды:

υ → = k → 4 = 32 k → 0 4 0

яғни бастапқы жылдамдықпен салыстырғанда 32 есе өсті. Сол сияқты кері реакцияның жылдамдығы 16 есе артады:

υ ← = k ← 2 2 = 16k ← [H 2 O] 0 2 [C1 2 ] 0 2 .

Тура реакция жылдамдығының артуы кері реакция жылдамдығының өсуінен 2 есе артық: тепе-теңдік оңға ығысады.

4-мысал. IN

Біртекті реакцияның тепе-теңдігі қай бағытта ығысады:

PCl 5 = PC1 3 + Cl 2 + 92 КДж,

Шешімі:

егер тура реакцияның температуралық коэффиценті 2,5, ал кері реакция 3,2 екенін біле тұра, температураны 30 °С арттырса?

Тура және кері реакциялардың температуралық коэффициенттері тең болмағандықтан, температураны арттыру осы реакциялардың жылдамдығының өзгеруіне әртүрлі әсер етеді. Вант-Гофф ережесін (1.3) пайдаланып, температура 30 °С жоғарылағанда тура және кері реакциялардың жылдамдығын табамыз:

υ → (t 2) = υ → (t 1)=υ → (t 1)2,5 0,1 30 = 15,6υ → (t 1);

υ ← (t 2) = υ ← (t 1) =υ → (t 1)3,2 0,1 30 = 32,8υ ← (t 1)

Температураның жоғарылауы тура реакцияның жылдамдығын 15,6 есе, ал кері реакцияның жылдамдығын 32,8 есе арттырды. Демек, тепе-теңдік солға, PCl 5 түзілуіне қарай ығысады.

5-мысал.

Шешімі:

Оқшауланған жүйеде тура және кері реакциялардың жылдамдықтары C 2 H 4 + H 2 ⇄ C 2 H 6 қалай өзгереді және жүйенің көлемі 3 есе өскенде тепе-теңдік қайда ығысады?

Тура және кері реакциялардың бастапқы жылдамдықтары келесідей:

υ 0 = k 0 0 ; υ 0 = k 0 . Жүйе көлемінің ұлғаюы әрекеттесуші заттардың концентрациясының 3-ке төмендеуіне әкеледі

есе, демек тура және кері реакциялар жылдамдығының өзгеруі келесідей болады:

υ 0 = k = 1/9υ 0

Тура және кері реакциялардың жылдамдығының төмендеуі бірдей емес: кері реакцияның жылдамдығы кері реакция жылдамдығынан 3 есе (1/3: 1/9 = 3) жоғары, сондықтан тепе-теңдік келесіге ауысады. солға, жүйе үлкен көлемді алатын жағына, яғни C 2 H 4 және H 2 түзілуіне қарай.

Химиялық реакциялар қайтымды немесе қайтымсыз болуы мүмкін.

сол. егер кейбір A + B = C + D реакциясы қайтымсыз болса, бұл кері реакция C + D = A + B болмайды дегенді білдіреді.

яғни, мысалы, егер белгілі бір реакция A + B = C + D қайтымды болса, бұл A + B → C + D (тікелей) реакциясы да, C + D → A + B (кері) реакциясы да бір уақытта жүретінін білдіреді. ).

Негізінде, өйткені Тура және кері реакциялар да жүреді, қайтымды реакциялар кезінде теңдеудің сол жағындағы заттарды да, теңдеудің оң жағындағы заттарды да реагенттер (бастапқы заттар) деп атауға болады; Бұл өнімдерге де қатысты.

Кез келген қайтымды реакция үшін тура және кері реакциялардың жылдамдықтары тең болған жағдай мүмкін. Бұл шарт деп аталады тепе-теңдік күйі.

Тепе-теңдік жағдайында барлық әрекеттесуші заттардың да, барлық өнімдердің де концентрациясы тұрақты болады. Тепе-теңдіктегі өнімдер мен әрекеттесуші заттардың концентрациялары деп аталады тепе-теңдік концентрациялары.

Әртүрлі факторлардың әсерінен химиялық тепе-теңдіктің ауысуы

Жүйеге сыртқы әсерлерден, мысалы, температураның, қысымның немесе бастапқы заттардың немесе өнімдердің концентрациясының өзгеруі, жүйенің тепе-теңдігі бұзылуы мүмкін. Бірақ бұл сыртқы әсер тоқтағаннан кейін жүйе біраз уақыттан кейін жаңа тепе-теңдік күйіне көшеді. Жүйенің бір тепе-теңдік күйден екінші тепе-теңдік күйге осылай ауысуы деп аталады химиялық тепе-теңдіктің орын ауыстыруы (ығысуы). .

Белгілі бір әсер түріндегі химиялық тепе-теңдіктің қалай өзгеретінін анықтау үшін Ле Шателье принципін қолданған ыңғайлы:

Егер тепе-теңдік күйіндегі жүйеге қандай да бір сыртқы әсер әсер етсе, онда химиялық тепе-теңдіктің ығысу бағыты әсер ету әсерін әлсірететін реакцияның бағытымен сәйкес келеді.

Температураның тепе-теңдік күйіне әсері

Температура өзгерген кезде кез келген химиялық реакцияның тепе-теңдігі ығысады. Бұл кез келген реакцияның термиялық әсер етуіне байланысты. Оның үстіне тура және кері реакциялардың жылу эффектілері әрқашан тікелей қарама-қарсы. Сол. егер тура реакция экзотермиялық болса және +Q-ға тең жылу эффектісімен жүрсе, онда кері реакция әрқашан эндотермиялық және –Q-ға тең жылу эффектісі болады.

Осылайша, Ле Шателье принципіне сәйкес, тепе-теңдік күйінде тұрған кейбір жүйенің температурасын арттырсақ, онда тепе-теңдік температура төмендейтін реакцияға қарай жылжиды, яғни. эндотермиялық реакцияға қарай. Және сол сияқты, тепе-теңдік күйінде жүйенің температурасын төмендететін болсақ, тепе-теңдік реакцияға қарай ығысады, нәтижесінде температура көтеріледі, т.б. экзотермиялық реакцияға қарай.

Мысалы, келесі қайтымды реакцияны қарастырыңыз және температура төмендеген кезде оның тепе-теңдігі қайда ауысатынын көрсетіңіз:

Жоғарыдағы теңдеуден көрініп тұрғандай, тура реакция экзотермиялық, яғни. Оның пайда болуы нәтижесінде жылу бөлінеді. Демек, кері реакция эндотермиялық болады, яғни ол жылуды сіңірумен жүреді. Шартқа сәйкес температура төмендейді, сондықтан тепе-теңдік оңға жылжиды, яғни. тікелей реакцияға бағытталған.

Химиялық тепе-теңдікке концентрацияның әсері

Ле Шателье принципіне сәйкес реагенттер концентрациясының жоғарылауы тепе-теңдіктің реакцияға қарай ығысуына әкелуі керек, нәтижесінде реагенттер тұтынылады, яғни. тікелей реакцияға бағытталған.

Және керісінше, егер әрекеттесуші заттардың концентрациясы төмендесе, онда тепе-теңдік реакцияға қарай жылжиды, соның нәтижесінде әрекеттесуші заттар түзіледі, яғни. кері реакцияның жағы (←).

Реакция өнімдерінің концентрациясының өзгеруі де осындай әсер етеді. Егер өнімдердің концентрациясы жоғарыласа, тепе-теңдік реакцияға қарай ауысады, нәтижесінде өнімдер тұтынылады, яғни. кері реакцияға қарай (←). Егер, керісінше, өнімдердің концентрациясы төмендесе, онда тепе-теңдік тура реакцияға (→) қарай ығысады, осылайша өнімдердің концентрациясы артады.

Қысымның химиялық тепе-теңдікке әсері

Температура мен концентрациядан айырмашылығы, қысымның өзгеруі әрбір реакцияның тепе-теңдік күйіне әсер етпейді. Қысымның өзгеруі химиялық тепе-теңдіктің ығысуына әкелуі үшін теңдеудің сол және оң жағындағы газтәрізді заттар үшін коэффициенттердің қосындылары әртүрлі болуы керек.

Сол. екі реакциядан:

қысымның өзгеруі тек екінші реакция жағдайында ғана тепе-теңдік күйіне әсер етуі мүмкін. Сол және оң жақтағы бірінші теңдеу жағдайында газ тәрізді заттардың формулаларының алдындағы коэффициенттердің қосындысы бірдей (2-ге тең), ал екінші теңдеуде әртүрлі (4 сол жақта және 2 оң жақта).

Осы жерден, атап айтқанда, әрекеттесуші заттардың да, өнімдердің арасында да газ тәрізді заттар болмаса, қысымның өзгеруі қазіргі тепе-теңдік күйіне ешқандай әсер етпейді деген қорытынды шығады. Мысалы, қысым реакцияның тепе-теңдік күйіне әсер етпейді:

Егер сол жақта және оң жақта газ тәрізді заттардың мөлшері әртүрлі болса, онда қысымның жоғарылауы тепе-теңдіктің реакцияға қарай ығысуына әкеледі, оның барысында газдар көлемі азаяды, ал қысымның төмендеуі қысымның ығысуына әкеледі. тепе-теңдік, соның нәтижесінде газдардың көлемі артады.

Катализатордың химиялық тепе-теңдікке әсері

Катализатор тура және кері реакцияларды бірдей жылдамдататындықтан, оның болуы немесе болмауы әсері жоқтепе-теңдік күйіне дейін.

Катализатор әсер ете алатын жалғыз нәрсе - жүйенің тепе-теңдіксіз күйден тепе-теңдікке өту жылдамдығы.

Жоғарыда аталған факторлардың барлығының химиялық тепе-теңдікке әсері төменде тепе-теңдік тапсырмаларын орындау кезінде қарауға болатын алдау парағында жинақталған. Дегенмен, оны емтиханда пайдалану мүмкін болмайды, сондықтан оның көмегімен бірнеше мысалдарды талдағаннан кейін, сіз оны үйреніп, оған қарамай тепе-теңдік есептерін шешуге машықтануыңыз керек:

Белгілері: Т - температура, б - қысым, бірге – концентрация, – жоғарылау, ↓ – төмендеуі

Катализатор

Т	Т - тепе-теңдік эндотермиялық реакцияға қарай ығысады
	↓Т - тепе-теңдік экзотермиялық реакцияға қарай ығысады
б	б - газ тәріздес заттардың алдында тепе-теңдік коэффициенттерінің қосындысы аз реакцияға қарай ығысады
	↓б - тепе-теңдік коэффициенттерінің қосындысы газ тәрізді заттардың алдындағы реакцияға қарай ығысады
в	в (реагент) – тепе-теңдік тура реакцияға қарай жылжиды (оңға)
	↓c (реагент) – тепе-теңдік кері реакцияға қарай ығысады (солға)
	в (өнім) – тепе-теңдік кері реакцияға қарай жылжиды (солға)
	↓c (өнім) – тепе-теңдік тура реакцияға қарай жылжиды (оңға)
Тепе-теңдікке әсер етпейді!!!

Химиялық заттардың қайтымдылығы. реакциялар. Химиялық тепе-теңдік және оның орын ауыстыру шарттары, практикалық қолданылуы.

Барлық химиялық реакцияларды қайтымды және қайтымсыз деп бөлуге болады.

Қайтымды реакциялар толық жүрмейді: Қайтымды реакцияда әрекеттесуші заттардың ешқайсысы толығымен жұмсалмайды. Қайтымды реакция тура және кері бағытта да болуы мүмкін. Қайтымды химиялық реакциялар қайтымдылық белгісі бар бір химиялық теңдеу түрінде жазылады: .

Солдан оңға қарай жүретін реакция деп аталады тікелейреакция, ал оңнан солға қарай - кері .

Көптеген химиялық реакциялар қайтымды. Мысалы, қайтымды реакция сутегінің йод буымен әрекеттесуі:

Бастапқыда бастапқы заттарды араластырғанда тура реакцияның жылдамдығы жоғары, ал кері реакцияның жылдамдығы нөлге тең болады. Реакция жүріп жатқанда бастапқы заттар жұмсалады және олардың концентрациясы төмендейді. Осының нәтижесінде тура реакцияның жылдамдығы төмендейді. Бұл кезде реакция өнімдері пайда болып, олардың концентрациясы артады. Сондықтан кері реакция пайда бола бастайды және оның жылдамдығы бірте-бірте артады. Тура және кері реакциялардың жылдамдығы тең болғанда, химиялық тепе-теңдік.

Химиялық тепе-теңдік күйіне: 1) заттардың концентрациясы әсер етеді

2) температура

3) қысым

Осы параметрлердің бірі өзгерген кезде химиялық тепе-теңдік бұзылады және барлық әрекеттесетін заттардың концентрациясы жаңа тепе-теңдік орнағанша өзгереді. Жүйенің бір күйден екінші күйге мұндай ауысуы орын ауыстыру деп аталады. Химиялық тепе-теңдіктің орын ауыстыру бағыты принциппен анықталады

Ле Шателье: « Химиялық тепе-теңдікте тұрған жүйеге қандай да бір әсер етсе, онда болып жатқан процестердің нәтижесінде тепе-теңдік әсер төмендейтіндей бағытқа ауысады».. Мысалы, реакцияға қатысатын заттардың біреуін жүйеге енгізгенде тепе-теңдік осы затты тұтынуға қарай ығысады. Қысым жоғарылаған сайын ол жүйедегі қысым төмендейтіндей ауысады. Температура көтерілген сайын тепе-теңдік эндотермиялық реакцияға қарай ығысады, жүйедегі температура төмендейді.

Қайтымсыз реакциялар - аяқталуға дейін баратын реакциялар. – әрекеттесуші заттардың бірі толығымен таусылғанша. Химиялық реакциялардың қайтымсыз болуының шарттары:

	|	келесі дәріс ==>
Химиялық байланыстың түрлері: иондық, металдық, коваленттік (полюсті, полюссіз), сутегі.	|

Тура және кері реакциялардың жылдамдықтары тең болатын күй химиялық тепе-теңдік деп аталады. Жалпы түрдегі қайтымды реакция теңдеуі:

Алға реакция жылдамдығы v 1 =к 1 [A] m [B] n, кері реакция жылдамдығы v 2 =к 2 [C] p [D] q, мұндағы төртбұрышты жақшадағы тепе-теңдік концентрациялары. Анықтау бойынша, химиялық тепе-теңдікте v 1 =v 2, қайдан

K c =k 1 /k 2 = [C] p [D] q / [A] m [B] n,

мұндағы Кс – молярлық концентрациялар арқылы өрнектелген химиялық тепе-теңдік константасы. Берілген математикалық өрнек көбінесе қайтымды химиялық реакция үшін массалық әсер ету заңы деп аталады: реакция өнімдерінің тепе-теңдік концентрацияларының көбейтіндісінің бастапқы заттардың тепе-теңдік концентрацияларының көбейтіндісіне қатынасы.

Химиялық тепе-теңдіктің жағдайы келесі реакция параметрлеріне байланысты: температура, қысым және концентрация. Бұл факторлардың химиялық реакцияға тигізетін әсері 1884 жылы француз ғалымы Ле Шательемен жалпылама түрде айтылған заңдылыққа бағынады. Ле Шателье принципінің қазіргі тұжырымы келесідей:

Тепе-теңдік күйдегі жүйеге сыртқы әсер әсер етсе, жүйе сыртқы әсердің әсерін төмендететіндей басқа күйге ауысады.

Химиялық тепе-теңдікке әсер ететін факторлар.

1. Температураның әсері. Әрбір қайтымды реакцияда бағыттардың бірі экзотермиялық процеске, ал екіншісі эндотермиялық процеске сәйкес келеді.

Температура жоғарылағанда химиялық тепе-теңдік эндотермиялық реакция бағытына, ал температура төмендеген сайын экзотермиялық реакция бағытына ығысады.

2. Қысымның әсері. Бастапқы заттардан өнімдерге ауысу кезінде зат мөлшерінің өзгеруіне байланысты көлемнің өзгеруімен жүретін газ тәрізді заттар қатысатын барлық реакцияларда тепе-теңдік күйге жүйедегі қысым әсер етеді.
Тепе-теңдік жағдайына қысымның әсері келесі ережелерге бағынады:

Қысым жоғарылаған сайын тепе-теңдік көлемі азырақ заттардың (бастапқы немесе өнімдер) түзілуіне қарай ығысады.

3. Шоғырланудың әсері. Концентрацияның тепе-теңдік күйіне әсері келесі ережелерге бағынады:

Бастапқы заттардың біреуінің концентрациясы жоғарылағанда тепе-теңдік реакция өнімдерінің түзілуіне қарай ығысады;
Реакция өнімдерінің біреуінің концентрациясы жоғарылағанда тепе-теңдік бастапқы заттардың түзілуіне қарай ығысады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Химиялық реакцияның жылдамдығы қандай және ол қандай факторларға байланысты? Жылдамдық тұрақтысы қандай факторларға тәуелді?

2. Сутегі мен оттегіден судың түзілу реакциясының жылдамдығына теңдеу құрыңыз және сутегі концентрациясын үш есе арттырса, жылдамдық қалай өзгеретінін көрсетіңіз.

3. Уақыт өте келе реакция жылдамдығы қалай өзгереді? Қандай реакциялар қайтымды деп аталады? Химиялық тепе-теңдік күйін не сипаттайды? Тепе-теңдік константасы қалай аталады, ол қандай факторларға тәуелді?

4. Қандай сыртқы әсерлер химиялық тепе-теңдікті бұзуы мүмкін? Температура өзгергенде тепе-теңдік қай бағытта араласады? Қысым?

5. Қайтымды реакцияны белгілі бір бағытқа жылжытып, қалай аяқтауға болады?

№12 дәріс (проблемалық)

Шешімдер

Мақсат:Заттардың ерігіштігі туралы сапалы қорытынды және ерігіштікке сандық баға беру.

Негізгі сөздер:Ерітінділер – біртекті және гетерогенді шынайы және коллоидты; заттардың ерігіштігі; ерітінділердің концентрациясы; электроилді емес ерітінділер; Рауль және Вант-Хофф заңдары.

Жоспар.

1. Ерітінділердің классификациясы.

2. Ерітінділердің концентрациясы.

3. Бейэлектролиттердің ерітінділері. Рауль заңдары.

Ерітінділердің классификациясы

Ерітінділер – екі немесе одан да көп заттардан (компоненттерден) тұратын, құрамы өзгермелі біртекті (бірфазалы) жүйелер.

Агрегация күйінің сипаты бойынша ерітінділер газ тәрізді, сұйық және қатты болуы мүмкін. Әдетте, берілген шарттарда алынған ерітінді сияқты агрегаттық күйде болатын компонент еріткіш болып, ал ерітіндінің қалған компоненттері еріген заттар болып саналады. Компоненттердiң агрегаттық күйi бiрдей болған жағдайда еріткіште ерітіндіде басым болатын компонент саналады.

Бөлшектердің өлшеміне қарай ерітінділер шынайы және коллоидты болып бөлінеді. Шынайы ерітінділерде (көбінесе жай ерітінділер деп аталады) еріген зат атомдық немесе молекулалық деңгейге дейін дисперсті болады, еріген заттың бөлшектері көзбен де, микроскоппен де көрінбейді және еріткіш ортада еркін қозғалады. Шынайы шешімдер – термодинамикалық тұрақты, уақыт бойынша шексіз тұрақты жүйелер.

Ерітінділердің түзілуінің қозғаушы күштері энтропия және энтальпия факторлары болып табылады. Газдар сұйықтықта еріген кезде энтропия әрқашан ΔS төмендейді< 0, а при растворении кристаллов возрастает (ΔS >0). Еріген зат пен еріткіш арасындағы әрекеттесу неғұрлым күшті болса, ерітінділердің түзілуіндегі энтальпиялық фактордың рөлі соғұрлым жоғары болады. Еріту энтальпиясының өзгеру белгісі ерітумен жүретін процестердің барлық жылу эффектілерінің қосындысының белгісімен анықталады, оның ішінде негізгі үлес кристалдық тордың бос иондарға (ΔH > 0) бұзылуымен қосылады. және алынған иондардың еріткіш молекулаларымен әрекеттесуі (еріткіш, 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.

Қаныққан ерітіндінің концентрациясы заттың берілген температурадағы ерігіштігімен анықталады. Концентрациясы төмен ерітінділер қанықпаған деп аталады.

Әртүрлі заттар үшін ерігіштік кең ауқымда өзгереді және олардың табиғатына, еріген зат бөлшектерінің бір-бірімен және еріткіш молекулаларымен әрекеттесуіне, сондай-ақ сыртқы жағдайларға (қысым, температура, т.б.) байланысты.

Химиялық тәжірибеде ең маңызды ерітінділер сұйық еріткіш негізінде дайындалады. Химиядағы сұйық қоспаларды жай ғана ерітінділер деп атайды. Ең көп қолданылатын бейорганикалық еріткіш – су. Басқа еріткіштері бар ерітінділер сулы емес деп аталады.

Ерітінділердің өте үлкен практикалық маңызы бар, оларда көптеген химиялық реакциялар жүреді, соның ішінде тірі ағзалардағы зат алмасудың негізі;

Ерітінділердің концентрациясы

Ерітінділердің маңызды сипаттамасы олардың концентрациясы болып табылады, ол ерітіндідегі компоненттердің салыстырмалы мөлшерін білдіреді. Массалық және көлемдік концентрациялар бар, өлшемді және өлшемсіз.

TO өлшемсізконцентрацияларға (үлестерге) келесі концентрациялар жатады:

Еріген заттың массалық үлесі В(B) бірлік бөлігімен немесе пайызбен өрнектеледі:

мұндағы m(B) және m(A) - В еріген заттың массасы және А еріткіштің массасы.

Ерітілген заттың көлемдік үлесі σ(B) бірлік үлестермен немесе көлемдік пайызбен өрнектеледі:

мұндағы Vi – ерітінді құрамдас бөлігінің көлемі, V(B) – еріген В затының көлемі. Көлем пайыздары градус* деп аталады.

*) Кейде көлемдік концентрация мыңдық бөліктермен (ppm, ‰) немесе миллиондағы бөліктермен (ppm), ppm көрсетіледі.

χ(В) еріген заттың мольдік үлесі қатынас арқылы өрнектеледі

χ i ерітіндісінің k компонентінің мольдік үлестерінің қосындысы бірлікке тең

TO өлшемдіконцентрацияларға келесі концентрациялар жатады:

Еріген заттың мольділігі C m (B) 1 кг (1000 г) еріткіштегі n(B) затының мөлшерімен анықталады, өлшемі моль/кг.

Ерітіндідегі В затының молярлық концентрациясы C(B) – ерітінді көлемінің бірлігіне еріген В затының мөлшері, моль/м3 немесе көбінесе моль/литр:

мұндағы μ(В) – В молярлық массасы, V – ерітіндінің көлемі.

В затының эквиваленттерінің молярлық концентрациясы CЕ (В) (қалыптылық – ескірген) ерітінді көлемінің бірлігіне еріген заттың эквиваленттерінің санымен анықталады, моль/литр:

мұндағы n E (B) – зат эквиваленттерінің мөлшері, μ E – эквиваленттің молярлық массасы.

В затының ерітіндісінің титрі Т B) 1 мл ерітіндідегі еріген заттың г-дегі массасымен анықталады:

Г/мл немесе г/мл.

Массалық концентрациялар (массалық үлес, пайыз, молаль) температураға тәуелді емес; көлемдік концентрациялар белгілі бір температураны білдіреді.

Барлық заттар сол немесе басқа дәрежеде еру қабілетіне ие және ерігіштігімен сипатталады. Кейбір заттар бір-біріне шексіз ериді (су-ацетон, бензол-толуол, сұйық натрий-калий). Көптеген қосылыстар аз ериді (суда-бензол, су-бутил спирті, суда ас тұзы), ал көпшілігі аз ериді немесе іс жүзінде ерімейді (су-BaSO 4, су-бензин).

Заттың берілген жағдайда ерігіштігі оның қаныққан ерітіндідегі концентрациясы болып табылады. Мұндай ерітіндіде еріген зат пен ерітінді арасында тепе-теңдік орнайды. Тепе-теңдік болмаған кезде еріген заттың концентрациясы оның ерігіштігінен (қанықпаған ерітінді) аз болса, ерітінді тұрақты, ал егер ерітіндіде ерігіштігінен артық еріген зат болса (қаныққан ерітінді) тұрақсыз болады.