Химиялық тепе-теңдік

Қайтымды реакцияларда тура реакцияның жылдамдығы кері реакцияның жылдамдығына тең болғанда химиялық тепе-теңдік тұрақталады.

Мысал ретінде қайтымды реакцияны қарастырайық:

mA+nB ↔ pC+gD.

Тура және кері реакцияларының жылдамдықтарының тепе-теңдігі:

.

Массаның әсер ету заңына сәйкес тура және кері реакциялардың жылдамдығы:

Орындарына қойғанда:

,

мұнда: , – тура және кері реакциялардың жылдамдық тұрақтысы – const; – қатынасы тұрақты сан болып шығады, оны тепе-теңдік тұрақтысы дейді және K_TT – әрпімен белгілейді:

Бұл теңдеу тек гомогендік жүйеде жүретін қайтымды реакцияларға қолданылады. Реакцияға қатты зат қатысса оның концентрациясы тұрақты шама деп есептелініп реакция жылдамдығы теңдеуіне енгізілмейді.

Концентрацияның, температураның және қысымның өзгеруі нәтижесінде тепе-теңдіктің бұзылып реакция бағытының өзгеруін химиялық тепе-теңдіктің ығысуы дейді. Тепе-теңдіктің ығысуы Ле-Шатлье принципімен анықталады: “Химиялық реакцияның бағыты сырттан еткен әсерді пәсеңдететін жаққа қарай ығысады”.

Мысалы реакцияға түсетін заттардың концентрацияларын арттырғанда реакция солдан оңға қарай ығысады. Эндотермиялық реакцияда температураны жоғалтса реакция солдан оңға қарай ығысады, ал экзотермиялық реакцияда кері бағытқа ығысады.

1 мысал. Фосген алу реакция барысында, бірінші иіс газының және хлордың концентрациялары 0,056 моль/л, ал 10 минут өткен соң бұл шамалар 0,006 моль/л болды. Реакция жылдамдығын анықтаңыз.

Шешуі:

Реакция теңдеуі:

CO + Cl ₂ COCl _2.

Реакция жылдамдығын анықтаймыз:

2 мысал. Егер газ қыспасының көлемін үш есе кемітсек төмендегі жүйеде:

Тура және кері реакциялардың жылдамдығы неше есе өзгереді? Реакцияның бағыты қалай ығысады?

Шешуі:

Әрекеттесуші заттардан концентрациясын әріппен белгілейік:

Массаның әсер заңына сәйкес көлем өзгергенге дейінгі тура және кері реакцияның жылдамдығы мынаған тең болады:

Гомогендік жүйенің көлемі үш есе азайғанда әрекеттесуші заттардың концентрациясы үш есе өседі:

Тура және кері реакцияның көлем (концентрация) өзгергеннен кейінгі жылдамдығы:

Осыдан:

тура реакцияның жылдамдығының өсуі:

есе

кері реакцияның жылдамдығының өсуі:

есе.

Тура реакцияның жылдамдығы 27 есе, ал кері реакцияның жылдамдығы 9 есе өскендіктен көлем үш есе кемігенде реакция тепе-теңдігі бұзылып реакция солдан оңға қарай – SO ₃-тың түзілетін жағына қарай ығысады.

3 мысал. Газ фазасында жүретін реакцияның температурасын 30ºC-тан 70ºC-қа дейін жоғарлатқанда реакция жылдамдығы қанша есе өсетінін есептеп шығарыңыз. Реакцияның температуралық коэффициенті 2-ге тең деп алыңыз.

Шешуі:

Химиялық реакцияның жылдамдығының температураға тәуелділігі Вант-Гоффтың эмпирикалық формуласымен анықталады:

Температура 30ºC-тан 70ºC-қа дейін жоғарлағанда реакция жылдамдығы 16 есе артады.

4 мысал. CO+H₂O CO₂+ H₂ қайтымды реакция үшін тепе-теңдік кезіндегі әрекеттесуші затардың концентрацияларды: C_CO =0,16 моль/л; моль/л. Осы реакцияның тепе-теңдік константасын анықтаңыз.

Шешуі:

Тура бағыттағы реакция жылдамдығы:

Кері реакция жылдамдығы:

.

Тепе-теңдік шарты бойынша: .

Орнына қойғанда:

;

Дата добавления: 2015-11-16