Как измести баланса на екзотермична реакция

Природата не искали да промените

Dzhoziya Uillard Гибс въведена науката на основните концепции на ентропията и енталпията, обобщава собственост на инерцията за всички общи явления в природата. Тяхната същност е следната: всичко в природата се съпротивлява на всяко въздействие, така че светът като цяло има тенденция да се равновесие и хаос. Но поради инерцията на салдото, установено веднага не може и на части от хаос, взаимодействие, генериране на определени структури, което е от порядъка на островите. В резултат на това световно в два аспекта, и хаотично и поръча по едно и също време.

Принцип на Льо Шателие-Браун

Гибс принципи на незабавно следва принципа за поддържане на равновесието на химичните реакции, формулиран през 1894 г. от Анри Луи льо Шателие: система, в химическата равновесие, с който и да е влияние върху собствената си променя неговото състояние, че да отблъсне (офсет) въздействие.

Какво е химически равновесието

"Равновесие" не означава, че системата (например, смес от водород и йодни пари в затворен съд) нищо не се случва. В този случай, винаги има две реакции: H2 + I2 = 2HI и 2HI = H2 + I2. Химиците такъв процес представляват единична формула, в която знак за равенство се заменя с двойна стрелка или две противоположно насочени стрелки: H2 + I2 2HI. Такива реакции се наричат ​​обратими. Принцип на Льо Шателие-Браун е валидна само за тях.

В равновесие система за директно скорост (вдясно) и назад (наляво-надясно) реакции са равни, концентрацията на изходните материали - йод и водород - и реакционният продукт на йодоводород, остават непроменени. Техните атоми и молекули през цялото време бързам наоколо, сблъсък помежду си и с променящите партньори.

Системата не може да бъде един и няколко двойки на реагентите. Те могат да бъдат комплекс реакция, когато взаимодействието на три или повече реагенти и каталитична реакция. В този случай, системата е в равновесие, когато концентрацията на всички вещества, не я променя. Това означава, че скоростта на директна реакция е равна на степента на съответния обратното.

Екзотермична и ендотермични реакции

Най-химични реакции се извършва или освобождаване на енергия, която се превръща в топлина, или чрез поглъщане на топлина от околната среда и използването на енергия за реакцията. Поради това, горното уравнение ще се пишат правилно така: H2 + I2 2HI + Q, където Q - количество енергия, участващи в реакцията (топлина). За точно изчисляване на енергията в джаули директно посочват, например: FeO (т) + CO (д) Fe (т) + CO2 (г) + 17 кДж. Буквите в скоби (т), (е) или (ж) се казва в какво фаза - твърд, течен или газообразен - е реагент.

Равновесната константа

Основният параметър на системата е неговата химична константа на равновесие Kc. Това е съотношението на квадрата на концентрация (съотношение) на крайния продукт на продукта от началните концентрации на компонентите. Концентрация на веществото може да бъде определен на предната индекс или (яснота), за да приключи обозначение в квадратни скоби.

За примера по-горе ние получаваме израз Kc = [HI] ^ 2 / ([Н2] * [I2]). В 20 градуса по Целзий (293 К) и атмосферно налягане, съответните стойности са: [Н2] = 0025 [I2] = 0005 и [HI] = 0,09. От това можем да, при определени условия, Kc = 64,8. Заместител нужда HI, вместо 2HI, тъй йодоводород молекули не се свързват един с друг, и всеки съществува само по себе си.

реакционни условия

Над каза чудо "в предварително определени условия." Равновесната константа зависи от комбинация от фактори, с които да реагират. При нормални условия показват три от всички: концентрацията на вещества, налягане (ако поне един от реагентите, участващи в реакцията в газова фаза) и температурата.

концентрация

Да предположим, че се смесват в съд (реактор) Изходни съединения А и В (Поз. 1а на фигурата). (. Точка 1б) Ако продуктът се отделя непрекъснато взаимодейства с балансът няма да работи: реакцията ще всички забавя, а А и В не са напълно трансформира в S. химик ще рече, ние измества равновесието надясно, до крайния продукт. Преместването на химично равновесие наляво означава изместване от изходния материал.

Ако не се направи нищо, а след това, когато така наречената равновесна концентрация C на процеса изглежда да се спре (1в Поз.): Ускоряване напред и назад реакции равни. Този факт усложнява химическата промишленост, тъй като е много трудно да се получи чиста, без остатък суровини, готова продукция.

Сега предполагам, че А и Б от нас (х), а C - (ж). След това, ако налягането в реактора не се променя (например, е много голяма, Поз. 2Ь), реакцията ще се проведе преди края, както поз. 1b. Ако налягането се дължи на разпределението на C ще се увеличи, рано или късно идва на баланса (Поз. 2б). Той също така пречи на химическа продукция, но за да се справят с трудностите по-лесно, тъй като C може да се изпомпва.

Обаче, ако крайното газ се получава по-малко от изходното (2NO (ж) + 2 (г) 2NO2 (G) + 113 кДж, например), след това отново се сблъсква с трудности. В този случай - на изходните материали обикновено е необходимо до 3 мола, и на крайния продукт, получен от 2 мола. Може да взаимодейства, като се поддържа налягането на реактора, но това е технически трудно, и остава проблемът на чистота на продукта.

температура

И накрая, ние приемаме, че нашата реакция е екзотермична. Ако непрекъснато dissipatable топлина, както в Поз. 3б, а след това, по принцип може да се направи, за да се реагира А и Б напълно и да получите идеално чиста C. Въпреки това, времето, което ще изисква безкраен брой, но ако реакцията е екзотермична, техническите средства, е възможно да се получи крайният продукт всеки желан чистота. Ето защо, химици, инженери се опитват да изберете изходните материали, така че реакцията е екзотермична.

Но ако се постави на топлоизолацията реактор (Поз. 3b), реакцията бързо дойде в равновесие. Ако е ендотермична, тогава е необходимо реактора да се затопли за по-голяма яснота. Този метод е също така широко използвани в химическата технология.

Важно е да знаете

Равновесната константа не зависи от топлината на реакцията и присъствието на катализатор. Загряване / охлаждане на реактора или въвеждане на катализатора, може да ускори само за постигане на равновесие. Но чистотата на крайния продукт са методи, обсъдени по-горе.