WYKŁAD 6. Równowaga chemiczna.

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "WYKŁAD 6. Równowaga chemiczna."

Piotr Olejniczak
6 lat temu
Przeglądów:

1 WYŁAD 6. Równowg hemzn. Potenjł hemzny Dl ukłu złożonego ze skłnków,,...,,... entl swobon jest sumą entl swobonyh skłnków: G G G G G G(, T, n, n, n,...) 3 Potenjł hemzny: G n, T, n G n, T, k n k Tk wę, jeżel rzy stłyh rmetrh stnu T, nstęuje zmn lzb mol oszzególnyh skłnków o n, to G = n, zmn G regentów wynos: G G n W ogólnym rzyku zmn entl swobonej ukłu złożonego z klku skłnków może tkże wynkć ze zmny fzyznyh rmetrów stnu (, T): G ( H TS) ( U V ) ST TS ( Q V V V) ST TS Borą o uwgę, że Q=TS okonują uroszzeń, z ołązen obu wyrżeń l G w rzyku ogólnym otrzymujemy: G V ST n W stłej temerturze o stłym śnenem zmn G wynk tylko ze zmn skłu mesznny regująej.

2 Potenjł hemzny gzu oskonłego Oblzmy zmnę entl swobonej n mol gzu oskonłego w stłej temerturze, któr zhoz rzy zmne śnen o wrtoś stnrowej (= Atm) o owolnego śnen. Z owyższego równn wynk: G V n Po słkownu tego równn otrzymujemy: G G n ln G G n ln (to smo możn równeż otrzymć ne zkłją nezmennej temertury). Ztem: G G ln ln n T, n Ponewż rzyjmuje sę śnene w stne stnrowym = 5 P ( tm), wę n otenjł hemzny zęsto rzyjmuje sę owyższy wzór w ost: ln rzy zym śnenu n moy wzoru onego owyżej rzysuje sę wrtość bezwymrową oznzjąą śnene w jenostkh 5 P. Zmn entl swobonej G w rekj hemznej równne równowg rekj W rekj hemznej zhoząej w mesznne skłnków A, B, C, D: A + bb C +D A B - substrty, C D roukty,, b,, - wsółzynnk stehometryzne.

3 W fze gzowej l kżego z regentów: G n ln n rzy zym oznz śnene rjlne -tego skłnk. Zefnujmy stoeń zwnsown rekj (wsółrzęną rekj): n n b b n n Zmn entl swobonej wskutek newelkego ostęu rekj: G G n n n n C D D A A B B = C D A b B Postwją otenjły hemzne skłnków = + ln otrzymmy: C D G C D A b B ln b A B G G ln C D A B b Stn równowg rekj hemznej W wrunkh zotermzno-zobryznyh w stne równowg jest: G To oznz, że neskońzene młemu rzesunęu stnu ukłu w stronę substrtów lub w stronę rouktów, tj. młej lez nezerowej wrtoś, oow zerow zmn entl swobonej ukłu, ską wynk, że wyrżene w nwse kwrtowym m wrtość zerową, wę: 3

4 G ln C D A B b ln C D b A B jest stłą równowg rekj. Po zstąenu śneń ząstkowyh rzez ułmk molowe (rwo Dlton): ( śnene łkowte mesznny rekyjnej) otrzymuje sę oobną równość sełnną rzez ułmk molowe regentów: C D b A W roztworze rozeńzonym, używją stężeń molowyh możn zsć: C D A B b Symbole w nwsh kwrtowyh oznzją stężen molowe. B Powyższe równn osują relje męzy stężenm, śnenm lub ułmkm molowym zy jkmkolwek nzej wyrżonym lośm regentów, osągnym w końowym stum rekj, gy ukł regująy osąg stn równowg termoynmznej. Wskzują one, że rekje n ogół ne zhozą o łkowtego wyzern substrtów, lez o momentu osągnę równowg męzy roesm tworzen rozu rouktów. Równn te wyrżją tzw. rwo złn ms, które sformułowl Gulberg Wge (Oslo, ~864-67). 4

5 Stłą równowg w owyższyh wzorh możn oblzyć znją stnrową entlę swoboną rekj G : G ln G e Zleżność stłej równowg o temertury umożlw wyznzene entl rekj: ln G H TS S R H R T H ln onst. lub: ln H R T T H T ln T T Sorzązją wykres zleżnoś ln o owrotnoś temertury, który ownen być funkją lnową, z wrtoś wsółzynnk kerunkowego tej rostej możn wyznzyć H. Z owyższyh wyrżeń możn otrzymć (r-ne vn t Hoff): ln T H rzy złożenu, że H ne zleży o temertury. 5

6 Aktywność wsółzynnk ktywnoś Efektywne stężen lub śnen regentów ne zwsze okzują sę równe h wrtośom nomnlnym, wynkjąym z loś nego skłnk w określonej objętoś. Ostęstw o nomnlnyh wrtoś wystęują szzególne wyrźne w roztworh o użyh stężenh (n.. mol/ltr, lub nwet mnejszyh), tkże w srężonyh gzh. Są one skutkem wystęująyh tkh wrunkh ozływń molekuł regentów, z reguły ozływń rzyągjąyh, które rowzą o tworzen r molekuł (merów) lub wększyh gregtów, o skutkuje wrost zmnejszenem efektywnej lzby molekuł regująyh, tkże nnym efektm. W elektrolth n. wystęuje zjwsko tworzen r jonów o rzewnyh znkh, które wykzują włśwoś ząstek obojętnyh elektryzne. W elu uwzglęnen tyh zjwsk rowząyh o zmnejszen efektywnyh wrtoś śnen /lub stężen, używne jest ojęe ktywnoś : l śneń, lub l stężeń molowyh. Wsółzynnk ktywnoś l gzów są, lez w ezh < (rzy użyh stężenh, w elektrolth, nwet.5) Jeżel w rekj berze uzł zyste ło stłe lub ez (stnową rzy tym n. ośroek, w którym zhoz rekj), to rzyjmujemy jej ktywność z równą, onewż nn wrtość ktywnoś ne zmenjąej sę n ogół w stotnym stonu w trke rzebegu rekj ne młby sensu. T uwg onos sę szzególne o rekj z uzłem jonów w roztworh wonyh, n. ysojj kwsowo-zsowej (ktywność woy = ) Stłe równowg są z zsy welkośm bezwymrowym, o wynk z efnj (or. orzen wykł): ln G Często jenk są owne wrz z h wymrem (n. = 3 ltr/mol, =5 tm ). Wynk to ze stosown w lorze rekj stężeń lub śneń formlne wrz z wymrem tyh welkoś. Używne wymru stłej m znzene o tyle, że nformuje, jkego rozju jest stł równowg, tzn. zy, zy zy nn. 6

7 Przykł Wykres rzestw zleżność stłej równowg rekj CO + H CO + H O o temertury. Wyznzyć H tej rekj orównć z wrtośą H, którą możn oblzyć n ostwe stnrowyh entl tworzen regentów [8-9 kl/mol]. (Br ) Proes owrotny zyl roukj gzu genertorowego (Trzeb. 99: 8.3 kl/mol) Przykł Mją wrtość stłej równowg l rekj z rzykłu (wynosząą.65 w temerturze C), oblzyć stłe równowg. CO CO H O H C [ CO] [ H O] [ CO ] [ H ] Borą o uwgę, że: =, orz = ( stężene molowe) ostnemy: CO CO H O H C...? Ogólne: = n = () n gze: n = ( + ) ( + b) 7

8 Przykł 3 Dl rekj SO + O SO 3 mją = 3.45 tm - w T = o śnenem tm, oblzyć: () w T = o śnenem tm, jeżel H = 45. kl = onst. () w tej temerturze. SO3 SO O Z r-n vn t Hoff: R T T 8.35 H ( ) ln.78 l = 3.45 tm - wynk stą, że w T= jest: =.435 tm - SO3 SO3 SO3 tm.435 SO O SO O SO O SO3 SO3 J tm SO O SO O mol P m mol P 39.3 ltr mol Przykł 4: Jk zmen sę równowg rekj egzotermznej wskutek wzrostu temertury regentów? (Reguł rzekory Le Chteler-Brun). 8

Podobne dokumenty

RÓWNOWAGA CHEMICZNA. Reakcje chemiczne: nieodwracalne ( praktycznie nieodwracalne???) reakcje wybuchowe, np. wybuch nitrogliceryny: 2 C H 2

RÓWNOWAGA CHEMICZNA. Reakcje chemiczne: nieodwracalne ( praktycznie nieodwracalne???) reakcje wybuchowe, np. wybuch nitrogliceryny: 2 C H 2 RÓWNOWG CHEMICZN N O 4 NO Rekje hemizne: nieowrlne ( rktyznie nieowrlne???) rekje wyuhowe, n. wyuh nitroglieryny: C 3 H 5 N 3 O 9 6 CO + 3 N + 5 H O + / O rekje rozu romieniotwórzego, n. roz urnu gy jeen