Równowaga to stan w którym nie obserwuje się zmian wraz z upływem czasu

Transkrypt

1 Równowaa chemiczna

2 Równowaa to stan w którym nie obserwuje się zmian wraz z upływem czasu Reakcja chemiczna osiąa stan równowai dy stężenia substratów i produktów nie uleają zmianie pozostają stałe. ozornie nie obserwuje się żadnych zmian w układzie. Jednakże na poziomie molekularnym reakcje bieną, zarówno w kierunku tworzenia produktów - reakcja wprost jak i substratów - reakcja odwrotna. Taki dynamiczny charakter równowai układu opisuje się stałą równowai i określa się czynniki mające na nią wpływ.

3 rzemiany fizyczne i chemiczne rzemiany materii moą mieć charakter: fizyczny - dotyczą procesów fizycznych zmiany stanu skupienia, przemiany fazowe, procesy rozpuszczania, absorpcji i inne chemiczny dotyczą reakcji chemicznych

4 Równowaa fizyczna H O l H O

5 Równowaa chemiczna N 4 O NO

6 Zmiana stężenia NO i N O 4 w czasie a C b C c C o N O o NO o N O 4 4 = 0 i C = 0 i C 0 i C o NO o N O o NO

7 Stała równowai stężeniowa K C = [NO [N O ] 4 ] = Układ NO N O 4 w temperaturze 5 C

8 Stała równowai stężeniowa a A + bb cc + dd [C] c [D] d K C = [ A] a [B] b

9 Stała równowai ciśnieniowa aa bb K = b B a A

10 Związek pomiędzy K i K C dzie: a - liczba moli produktówazowych b - liczba molisubstratów azowych dy n K n przykład: = K = 0 to K 0.081T K H + Br HBr C = b a = C n

11 Równowaa heteroeniczna CaCO s 3 CaO s + CO K ' C = [CaO] [CO [CaCO ] 3 ] [CaCO ] 3 [CaO] K ' C = K C = [CO ] K = CO

12 Równowaa heteroeniczna W naczyniu a i b = const przy T = CO a T b

13 Równowaa pomiędzy cis-stilbenem i trans-stilbenem H H H cis-stilben Molekuły mają taki sam wzór cząsteczkowy C 14 H 1, jak również taki sam typ wiązań. H trans-stilben

14 Czynniki wpływające na równowaę chemiczną 1 Reuła Le Chateliera Zmiana stężenia - c 3 Zmiana objętości i ciśnienia p,v 4 Zmiana temperatury - T 5 Wpływ katalizatora

15 Reuła Le Chateliera Jeżeli na układ znajdujący się w stanie równowai działa jakiś czynnik zewnętrzny, to powoduje on taką zmianę stanu równowai w układzie, która minimalizuje działanie teo czynnika przeciwdziała temu czynnikowi zasada akcji i reakcji

16 Zmiana stężenia FeSCN + czerwony aq Fe 3+ aq + SCN aq blado żółty bezbarwny a Wodny roztwór FeSCN 3 b o dodaniu roztworu NaSCN do naczynia a c o dodaniu roztworu FeNO 3 3 do naczynia a d o dodaniu roztworu H C O 4 do naczynia a

17 Zmiana stężenia N + 3H NH3 Zmiany w stężeniu H, N i NH3 po dodaniu NH3 do mieszaniny równowaowej

18 Zmiana objętości i ciśnienia V V V V V V V n V RT V n nrt pv NH H N NH H N obj. obj. obj. równowaaniezmieniona NH H N NO O N czy NO O N 1obj. obj. 1obj. obj. obj. obj. CO O H CO H NO O N - stężenieazu w mol/dm = =

19 Zmiana temperatury Dla reakcji endotermicznych H > 0 stała równowai K wzrasta ze wzrostem temperatury, a dla reakcji ezotermicznych H < 0 K maleje ze wzrostem temperatury. Wzrost temperatury układu podnosi wydajność reakcji endotermicznych, a obniża wydajność reakcji ezotermicznych

20 Zmiana temperatury N O bezbarwny brunatny NO 4 NO N O 4 H = 58.0kJ H = 58.0kJ a Dwie bańki wypełnione mieszaniną azów NO i N O 4 w stanie równowai b o lewo: jedna z baniek zanurzona zmrożonej wodzie o prawo: drua bańka zanurzona w orącej wodzie

21 Zmiana temperatury CoCl 4 niebieski tworzenie tworzenie + 6H O CoCl 4 CoH O CoH O różóżowy + 4Cl - reakcja endotermiczna reakcjiezotermiczna - po lewo podrzewanie po prawo chłodzenie

22 Wpływ katalizatora Katalizator - substancja, która zwiększa szybkość reakcji chemicznej, nie uleając przy tym zużyciu Katalizator zwiększa szybkość osiąania przez reakcję stanu równowai, lecz nie wpływa na skład mieszaniny reakcyjnej w tym stanie Katalizator nie wywiera wpływu na skład mieszaniny w stanie równowai

23 A + B A + K AK + powoli AB szybko AK szybko B AB+ K Wpływ katalizatora

24 roces syntezy amoniaku Habera-Boscha Wpływ ciśnienia N + 3H NH3 H = 9.6kJ rocent molowy NH 3 w funkcji ciśnienia całkowiteo azów w t = 45 C

25 Wpływ temperatury - procent molowy H + N i NH 3 w stanie równowai w funkcji temperatury

26 Schemat procesu Habera do syntezy NH3

27 Warunki syntezy amoniaku N + 3H <=> NH 3 Warunki syntezy amoniaku są efektem kompromisu: termodynamiki procesu - równowai chemicznej wysokie ciśnienie i niska temperatura i kinetyki reakcji wysoka temperatura i aktywny katalizator