загрузка...
загрузка...
На головну

Хімічна рівновага гетерогенних хімічних реакцій

  1. Бетонування з застосуванням протиморозних хімічних добавок.
  2. Біохімічне дослідження крові.
  3. Взаємодія попиту і пропозиції. ринкова рівновага
  4. Взаємодія попиту і пропозиції. ринкова рівновага
  5. Види сорбції; адсорбційна рівновага
  6. Вплив держави на ринкову рівновагу і ринкову ціну
  7. Вплив податків на ринкову рівновагу

Гетерогенними називаються реакції, в яких компоненти знаходяться в різних фазах. Природні процеси в більшості випадків гетерогенні. Для гетерогенних процесів умова рівноваги (2.70):

зберігається. Хімічні потенціали речовин виражаються тими ж рівняннями [(2.77) - (2.81)]. Хімічні потенціали чистих речовин рівні стандартним хімічним потенціалом. Активності чистих твердих і рідких речовин дорівнюють одиниці.

У вираз закону діючих мас в цьому випадку входять активності речовин в конденсованих фазах і летючості (або тиску) компонентів в газовій фазі.

Розглянемо ряд прикладів.

приклад 1. Хімічна рівновага гетерогенної реакції за участю двох монооксиду свинцю - червоною і жовтою різновиди при 298 К і Р = 1 атм:

PbOкp «PbOж (3.37)

Константа рівноваги цієї реакції за законом діючих мас:

 (3.38)

Так як атв = 1, то два чистих твердих речовини будуть знаходитися в рівновазі, коли

DGТ, реакц. = DG0Т = 0.

Для даної реакції зміна енергії Гіббса можна обчислити на підставі даних про енергії Гіббса для процесів утворення речовин, ?Gf :

DG0Т = DGf, PbOж -DGf, PbOкр = -188,5 - (- 189,3) = +0,8 кДж / моль

Позитивне значення енергії Гіббса реакції говорить про те, що більш стійкою виявляється фаза PbOкрасн.

Цей метод зручний для визначення відносної стабільності будь-яких поліморфних речовин при стандартних умовах.

Приклад 2. Якщо в реакції беруть участь газоподібні речовини, то рівновага може бути досягнуто шляхом зміни парціального тиску цього газу. Як приклад розглянемо рівновагу в умовах земної поверхні оксиду заліза FeO по відношенню до сидериту FeCO3:

 FeO(Т) + СО2 (г) FeCO3 (т) (3.39)

Константа рівноваги цієї реакції:

 (3.40)

Оскільки активності твердих речовин при загальному тиску 1 атм рівні одиниці, то цей вислів спрощується:

 (3.41)

Таким чином, реакція виявляється рівноважної лише при одному певному парціальному тиску РСО2. За довідковими даними, стандартний ізобарний потенціал реакції

Тоді з рівняння стандартної ізотерми (3.15) рівноважний  атм. Повний рівняння ізотерми даної реакції:

 (3.42)

Оскільки парціальний тиск СО2 в атмосфері,  , Становить приблизно 10-3,5 атм, то з аналізу рівняння (3.42) випливає, що в умовах земної поверхні з'єднання FeO нестійка по відношенню до FeCO3 і рівновагу реакції (3.39) зміщений вправо.

приклад 3. При контакті твердого осаду ВаСО3 з природними водами, що містять іони SO42і СО32 , Можливий перехід з рівняння:

 ВаСО3 (т)+ SO42-(Aq) BaSO4 (т) + CO32(aq) (3.43)

Стандартний ізобарний потенціал реакції DG0298= -6,12 КДж / моль. Константа рівноваги, виражена через активності речовин:

 (3.44)

Оскільки активності чистих твердих речовин аВаSO4 (т)= 1 і аВаСO3(Т)= 1, то

 (3.45)

За рівняння ізотерми Вант-Гоффа:

DG = DG0+ RT ln  , (3.46)

де

DG0= - RT lnKa = - 6120 Дж / моль (3.47)

З (3.47) можна розрахувати константу рівноваги хімічної реакції при стандартних умовах Доa = 11,8 і підставити знайдене значення в рівняння ізотерми:

DG = RT ln  - RT ln11,8 (3.48)

де  - Нерівноважні активності іонів у воді.

Якщо їх ставлення в воді буде менше рівноважних:

 <11,8, то DG реакції, відповідно до рівняння (3.48), буде негативним, тобто рівновагу реакції (3.43) зміщується вправо, відбувається осадження сульфату барію. Цей найпростіший аналіз пояснює причину кристалізації сульфату барію в природних умовах навіть з вуглекислих розчинів, що мають значну концентрацію іонів  і малий вміст .



Попередня   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   Наступна

Другий закон термодинаміки | Ентропія як критерій самопроизвольности процесу і рівноваги в ізольованій системі. Зміна ентропії в різних процесах | Вплив тиску на ентропію. Гіпотеза Капустинського про стан речовини в глибинних зонах Землі | термодинамічні потенціали | Вільна енергія Гіббса і закономірності появи самородних елементів | Характеристичні функції. Рівняння Гіббса-Гельмгольца | Хімічний потенціал. активність | Рівняння ізотерми хімічної реакції. Константа хімічної рівноваги | Рівняння ізотерми і напрям хімічної реакції. Принцип зсуву рівноваги Ле Шательє - Брауна | Вплив температури на хімічну рівновагу. Рівняння ізобари та ізохори хімічної реакції |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати