Кинетика и равновесие. Лекция №3

Химическая кинетика
– это раздел химии, изучающий механизмы химических реакций и скорости их протекания.
Химические реакции
В гомогенных реакциях отсутствуют поверхности раздела между реагентами (реагирующие вещества находятся в одном агрегатном состоянии), поэтому их взаимодействие протекает по всему объёму системы.
2NO(Г)+O2(Г)=2NO2(Г)
HNO3(P)+KOH(P)=KNO3(P)+H2O(P)
В гетерогенных реакциях
есть поверхность раздела между реагентами (реагирующие вещества находятся в разных агрегатных состояниях), взаимодействие протекает на поверхности раздела фаз.
C(ТВ)+О2(Г)=СО2(Г)

Катализ бывает положительный, когда скорость реакции возрастает, и отрицательный, когда скорость реакции уменьшается (в этом случае катилизатор называют ингибитором).
Два типа каталитических реакций: гомогенный катализ (катализатор и реакционная смесь находятся в одной фазе) и гетерогенный катализ (катализатор и реакционная смесь находятся в разных фазах).
Катализатором называют вещество, участвующее в реакции и изменяющее ее скорость, но остающееся химически неизменным в результате реакции.

Продукты
реакции
Исходные
вещества

Скорость химической реакции
- изменение концентрации любого
участника реакции в единицу времени:
Знак «+» – для продуктов реакции, знак «–» – для исходных веществ.
Ед. измерения: моль/л·с, или моль/м2·с.

Якоб Хендрик Вант-Гофф (нидерл. Jacobus Henricus (Henry) van 't Hoff; 30 августа 1852, Роттердам — 1 марта 1911, Берлин) — голландский химик, первый лауреат Нобелевской премии по химии (1901 год) «В знак признания огромной важности открытия законов химической динамики и осмотического давления в растворах».

Правило Вант-Гоффа:
С увеличением температуры на каждые 10º скорость химической реакции возрастает в 2-4 раза:
где - скорости реакции при
температурах соответственно;
- температурный коэффициент.
- время, затраченное на реакцию при температурах соответственно.

Факторы, влияющие на скорость реакции:
природа реагирующих веществ;
концентрация;
давление (только для газов);
температура;
наличие катализатора;
площадь поверхности раздела фаз (для гетерогенных реакций).

Химическое равновесие
Химические реакции
Необратимые
(протекают только в одном направлении)
Обратимые
(одновременно протекают две взаимно противоположенные реакции)
Состояние обратимого процесса, при котором скорости прямой и обратной реакции равны, называют химическим равновесием.
Концентрации всех веществ системы, которые устанавливаются в ней при наступлении состояния химического равновесия, называются равновесными концентрациями.

константа химического равновесия
Константа химического равновесия - это отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ, при чем все вещества находятся в степенях численно равных их стехиометрическим коэффициентам.
Для гомогенных реакций:
2SO2(г)+ O2(г) = 2SO3(г)
Для гетерогенных реакций:
ZnO(тв)+H2(г)=Zn(тв)+H2O(г)
ΔGо = -2,3RTlgKр

Смещение равновесия происходит по принципу Ле Шателье:
Если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое либо из условий, определяющих положение равновесия, то в системе усилится то из направлений процесса, которое ослабляет влияние воздействия, и положение равновесия сместится в том же направлении.
1. Увеличение концентрации исходных веществ смещает равновесие в сторону увеличения концентрации продуктов реакции. И наоборот.
2. Увеличение давления смещает равновесие в сторону уменьшения объема системы.
3. Влияние температуры: увеличение температуры смещает равновесие в сторону того процесса, который сопровождается поглощением тепла.
ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ

для реакции
2SO2+O2=2SO3; ∆H<0
↑ [SO2] смещает равновесие вправо;
↓ [SO2] смещает равновесие влево;
↑ p смещает равновесие вправо;
↓p смещает равновесие влево;
↑ T смещает равновесие влево;
↓ T смещает равновесие вправо.