kimyasal reaksiyonların tersinirliği. Kimyasal Denge
Tersinir ve tersinmez kimyasal reaksiyonlar. kimyasal denge. Çeşitli faktörlerin etkisi altında denge kayması
Kimyasal Denge
Aynı yönde ilerleyen kimyasal reaksiyonlara denir. geri alınamaz.
Kimyasal süreçlerin çoğu, tersine çevrilebilir. Bu, aynı koşullar altında hem ileri hem de geri reaksiyonların meydana geldiği anlamına gelir (özellikle eğer Konuşuyoruz kapalı sistemler hakkında).
Örneğin:
reaksiyon
$CaCO_3(→)↖(t)CaO+CO_2$
açık bir sistemde geri alınamaz;
b) aynı reaksiyon
$CaCO_3⇄CaO+CO_2$
kapalı bir sistemde geri dönüşümlüdür.
Tersinir reaksiyonlar sırasında meydana gelen süreçleri, örneğin koşullu bir reaksiyon için daha ayrıntılı olarak ele alalım:
Kitle eylemi yasasına göre, doğrudan tepkime hızı
$(υ)↖(→)=k_(1) C_(A)^(α) C_(B)^(β)$
$A$ ve $B$ maddelerinin konsantrasyonları zamanla azaldığından, doğrudan reaksiyon hızı da azalır.
Reaksiyon ürünlerinin ortaya çıkması, ters reaksiyon olasılığı anlamına gelir ve zamanla $C$ ve $D$ maddelerinin konsantrasyonları artar, bu da ters reaksiyon hızının da arttığı anlamına gelir:
$(υ)↖(→)=k_(2) C_(C)^(γ) C_(D)^(δ)$
Er ya da geç, ileri ve geri reaksiyon oranlarının eşit olacağı bir duruma ulaşılacaktır.
${υ}↖{→}={υ}↖{←}$
İleri reaksiyon hızının ters reaksiyon hızına eşit olduğu bir sistemin durumuna kimyasal denge denir.
Bu durumda, reaktanların ve reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonları değişmeden kalır. Arandılar denge konsantrasyonları. Makro düzeyde, genel olarak hiçbir şeyin değişmediği görülüyor. Ama aslında hem doğrudan hem de tersine işlemler aynı hızda devam ediyor. Bu nedenle, sistemdeki bu dengeye denir. seyyar Ve dinamik.
Denge sabiti
$[A], [B], [C], [D]$ maddelerinin denge konsantrasyonlarını gösterelim.
Sonra $(υ)↖(→)=(υ)↖(←), k_(1) [A]^(α) [B]^(β)=k_(2) [C]^ (γ) [ D]^(δ)$, nereden
$([C]^(γ) [D]^(δ))/([A]^(α) [B]^(β))=(k_1)/(k_2)=K_(eşit) $
burada $γ, δ, α, β$ tersinir reaksiyondaki katsayılara eşit üslerdir; $K_(equal)$ kimyasal denge sabitidir.
Ortaya çıkan ifade, denge durumunu nicel olarak tanımlar ve denge sistemleri için kütle eylemi yasasının matematiksel bir ifadesidir.
Sabit bir sıcaklıkta, denge sabiti belirli bir tersinir reaksiyon için sabit bir değerdir. Dengede kurulan reaksiyon ürünlerinin (pay) ve başlangıç malzemelerinin (payda) konsantrasyonları arasındaki oranı gösterir.
Denge sabitleri, başlangıç maddelerinin ve reaksiyon ürünlerinin belirli bir sıcaklıkta denge konsantrasyonlarını belirleyerek deneysel verilerden hesaplanır.
Denge sabitinin değeri, reaksiyon ürünlerinin verimini, seyrinin eksiksizliğini karakterize eder. $K_(eşit) >> 1$ elde edilirse, bu dengede $[C]^(γ) [D]^(δ) >> [A]^(α) [B]^( β)$ anlamına gelir yani reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonları, başlangıç maddelerinin konsantrasyonlarına üstün gelir ve reaksiyon ürünlerinin verimi yüksektir.
$K_ için(eşit)
$CH_3COOC_2H_5+H_2O⇄CH_3COOH+C_2H_5OH$
denge sabiti
$K_(eşit)=( )/( )$
20°С$'da 0,28$ değerindedir (yani, 1$'dan az). Bu, esterin önemli bir kısmının hidrolize edilmediği anlamına gelir.
Heterojen reaksiyonlar durumunda, denge sabitinin ifadesi yalnızca gaz veya sıvı fazda bulunan maddelerin konsantrasyonlarını içerir. Örneğin, reaksiyon için
denge sabiti şu şekilde ifade edilir:
$K_(eşit)=(^2)/()$
Denge sabitinin değeri, reaktanların doğasına ve sıcaklığa bağlıdır.
Sabit, bir katalizörün varlığına bağlı değildir, çünkü hem ileri hem de geri reaksiyonların aktivasyon enerjisini aynı miktarda değiştirir. Katalizör, denge sabitinin değerini etkilemeden yalnızca denge başlangıcını hızlandırabilir.
Çeşitli faktörlerin etkisi altında denge kayması
Denge durumu, sabit dış koşullar altında keyfi olarak uzun bir süre korunur: sıcaklık, başlangıç \u200b\u200bmaddelerinin konsantrasyonu, basınç (reaksiyonda gazlar varsa veya oluşuyorsa).
Bu koşulları değiştirerek, sistemi yeni koşullara karşılık gelen bir denge durumundan diğerine aktarmak mümkündür. Böyle bir geçiş denir yer değiştirme veya denge kayması.
Azot ve hidrojenin amonyak oluşumu ile etkileşiminin reaksiyonu örneğini kullanarak dengeyi değiştirmenin farklı yollarını düşünün:
$N_2+3H_2⇄2HN_3+Q$
$K_(eşit)=(^2)/( ^3)$
Maddelerin konsantrasyonunu değiştirmenin etkisi
Reaksiyon karışımına nitrojen $N_2$ ve hidrojen $H_2$ eklendiğinde, bu gazların konsantrasyonu artar, bu da doğrudan reaksiyon hızının arttığı anlamına gelir. Denge sağa, reaksiyon ürününe doğru kayar, yani amonyağa doğru $NH_3$.
Aynı sonuç, denge sabiti için ifade analiz edilerek de çıkarılabilir. Nitrojen ve hidrojen konsantrasyonundaki artışla payda artar ve $K_(eşit)$ sabit bir değer olduğu için pay artmalıdır. Böylece reaksiyon karışımındaki $NH_3$ reaksiyon ürününün miktarı artacaktır.
Amonyak reaksiyon ürünü $NH_3$ konsantrasyonundaki bir artış, dengeyi sola, başlangıç maddelerinin oluşumuna doğru kaydıracaktır. Bu sonuca benzer bir akıl yürütme temelinde çıkarılabilir.
Basınç değişikliğinin etkisi
Basınçtaki bir değişiklik, yalnızca maddelerden en az birinin gaz halinde olduğu sistemleri etkiler. Basınç arttıkça gazların hacmi azalır, bu da konsantrasyonlarının arttığı anlamına gelir.
Kapalı bir sistemdeki basıncın örneğin 2$ kat arttığını varsayalım. Bu, düşündüğümüz reaksiyondaki tüm gaz halindeki maddelerin ($N_2, H_2, NH_3$) konsantrasyonlarının 2$ kat artacağı anlamına gelir. Bu durumda, $K_(equal)$ ifadesindeki pay 4 kat, payda - $16$ artacaktır, yani. denge bozulacak. Onu eski haline getirmek için amonyak konsantrasyonu artmalı ve nitrojen ve hidrojen konsantrasyonları azalmalıdır. Denge sağa kayar. Basınçtaki bir değişikliğin, sıvı ve katı cisimlerin hacmi üzerinde pratik olarak hiçbir etkisi yoktur, yani. konsantrasyonlarını değiştirmez. Bu nedenle, gazların katılmadığı reaksiyonların kimyasal denge durumu basınçtan bağımsızdır.
Sıcaklık değişiminin etkisi
Artan sıcaklıkla birlikte, bildiğiniz gibi, tüm reaksiyonların (ekzo- ve endotermik) oranları artar. Ayrıca, sıcaklıktaki bir artışın aktivasyon enerjisi büyük olan ve dolayısıyla endotermik olan reaksiyonların hızı üzerinde daha büyük bir etkisi vardır.
Böylece, ters reaksiyonun hızı (bizim örneğimizde endotermik), ileri reaksiyonun hızından daha fazla artar. Denge, enerjinin emilmesiyle birlikte sürece doğru kayacaktır.
Denge kaymasının yönü, Le Chatelier ilkesi (1884) kullanılarak tahmin edilebilir:
Denge halindeki bir sisteme dışarıdan bir etki uygulanırsa (konsantrasyon, basınç, sıcaklık değişiklikleri), denge bu etkiyi zayıflatacak yönde kayar.
Sonuç çıkaralım:
- reaktan konsantrasyonundaki artışla, sistemin kimyasal dengesi reaksiyon ürünlerinin oluşumuna doğru kayar;
- reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonundaki artışla birlikte, sistemin kimyasal dengesi başlangıç maddelerinin oluşumuna doğru kayar;
- artan basınçla, sistemin kimyasal dengesi, oluşan gaz halindeki maddelerin hacminin daha az olduğu reaksiyona doğru kayar;
- sıcaklık arttıkça sistemin kimyasal dengesi endotermik bir reaksiyona doğru kayar;
- sıcaklık düştüğünde - ekzotermik işlem yönünde.
Le Chatelier prensibi sadece kimyasal reaksiyonlar için değil, diğer birçok süreç için de geçerlidir: buharlaşma, yoğuşma, erime, kristalleşme vb. En önemli kimyasal ürünlerin üretiminde, Le Chatelier prensibi ve yasasından kaynaklanan hesaplamalar kütle hareketi, istenen maddenin maksimum verimini sağlayan kimyasal işlemleri gerçekleştirmek için bu tür koşulları bulmayı mümkün kılar.
eğitimcilerin yeniden eğitimi.
Doğa Bilimleri Bölümü
Konu: “Tersinir ve geri döndürülemez reaksiyonlar.
kimyasal denge. Le Chatelier ilkesi.
İş tamamlandı:
Dinleyici grubu X - 1
kimya öğretmeni, ortaokul №6
Dimitrovgrad
Ulyanovsk bölgesi
Lepikhova Tatyana Vasilyevna
Bilim danışmanı:
Bölüm Başkanı
doğal bilim
Akhmetov Marat Anvaroviç
Ulyanovsk 2009
Tersinir ve tersinmez kimyasal reaksiyonlar.
kimyasal denge.
Le Chatelier ilkesi.
Çalışmanın amacı: 1) Tersinirlik temelinde çeşitli kimyasal reaksiyon türleri hakkında fikir oluşumunun bir devamı olarak, kimyasal reaksiyonların seyrinin özelliklerinin ve kalıplarının incelenmesi.
2) Kimyasal reaksiyonların yasaları hakkındaki bilgilerin genelleştirilmesi ve somutlaştırılması, belirli bir reaksiyonun meydana gelmesi için gerekli özellikleri ve ortaya çıkan koşulları belirleme, açıklama becerilerinin ve yeteneklerinin oluşumu. 3) Çeşitli kimyasal süreçler hakkındaki bilgileri genişletin ve derinleştirin, öğrencilere karşılaştırmayı, analiz etmeyi, açıklamayı, sonuçlar çıkarmayı ve genellemeler yapmayı öğretin. 4) Kimya biliminin bu bölümünü uygulamalı açıdan en önemli olarak kabul edin ve kimyasal denge kavramını, tek bir doğal denge yasasının özel bir durumu, telafi etme arzusu, ana formla birlik içinde denge kararlılığı olarak düşünün. maddenin, hareketin, dinamiğin varlığı.
Görevler.
Şu konuyu ele alın: "Geri döndürülebilir ve geri döndürülemez reaksiyonlar" somut örnekler, kimyasal reaksiyonların hızı hakkında önceki fikirleri kullanarak.
Tersinir kimyasal reaksiyonların özelliklerini ve reaksiyona giren bir sistemin dinamik durumu olarak kimyasal denge hakkında fikirlerin oluşumunu incelemeye devam edin.
Kimyasal dengeyi değiştirmenin ilkelerini incelemek ve öğrencilere kimyasal dengeyi değiştirmek için koşulları belirlemeyi öğretmek.
Öğrencilere bu konunun sadece kimyasal üretim için değil, aynı zamanda canlı bir organizmanın ve bir bütün olarak doğanın normal işleyişi için önemi hakkında fikir vermek.
giriiş
Doğada, canlıların organizmalarında, insanın fizyolojik faaliyet sürecinde, koşulları yaratma eylemlerinde farklı seviyeler: ev, savunma, endüstriyel, teknik, çevresel ve diğerleri - binlerce, milyonlarca tamamen farklı reaksiyon meydana gelir veya gerçekleştirilir; farklı noktalar vizyon ve sınıflandırma. Kimyasal reaksiyonları tersinirlikleri ve tersinmezlikleri açısından ele alacağız.
Bu kavramların önemini abartmak zordur: düşünen bir insan olduğu sürece, vücudunda meydana gelen süreçlerin tersine çevrilebilirliği ve geri döndürülemezliği hakkındaki insan düşüncesi de aynı şekilde atar. sonsuz sorun insan ömrünün uzatılması, hayatının sonuçlarının geri döndürülemezliği sorunu, doğaya karşı düşüncesiz tutum.
Kimyasal reaksiyonların tersinirliği ve tersinmezliği kavramını, kimyasal denge kavramını ve "faydalı" yöne kayma koşullarını ele almak istiyorum. Tanıtmak teorik temel müteakip doğrulama ile, çeşitli tipolojilerin test edilmesi kullanılarak bu konudaki bilginin kendi kendine incelenmesi. Sanırım basitten daha fazlasına doğru “yoldan gitmiş olmak” zor görevler, öğrenciler sadece bu konuda net, iyi bir bilgiye sahip olmayacak, aynı zamanda kimya bilgilerini de derinleştireceklerdir.
Kimyasal reaksiyonlar, bir (veya bir) maddenin diğerine dönüştürüldüğü fenomenlerdir, bunun kanıtı görünür ve görünmez değişikliklerdir. Görünür: renk, koku, tat, çökelme, indikatörün rengindeki değişiklik, ısı emilimi ve salınımındaki değişiklikler. Görünmez: Kalitatif ve analitik reaksiyonlar kullanılarak belirlenebilen bir maddenin bileşimindeki değişiklik. Tüm bu reaksiyonlar iki türe ayrılabilir: geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz reaksiyonlar.
geri dönüşü olmayan reaksiyonlar. Sadece bir yönde ilerleyen ve başlangıçtaki tepkenlerin son maddelere tamamen dönüşmesiyle sonuçlanan reaksiyonlara tersinmez denir.
Böyle bir reaksiyonun bir örneği, ısıtıldığında potasyum kloratın (bertolet tuzu) ayrışmasıdır:
2KClO3 \u003d 2KCl + 3O2
Potasyum kloratın tamamı potasyum klorür ve oksijene dönüştürüldüğünde reaksiyon duracaktır. Çok fazla geri dönüşü olmayan reaksiyonlar yoktur.
Asit ve alkali çözeltileri boşaltılırsa, örneğin tuz ve su oluşur.
HCI + NaOH \u003d NaCl + H20 ve maddeler doğru oranlarda alınırsa, çözelti nötr bir reaksiyona sahiptir ve içinde hidroklorik asit ve sodyum hidroksit izleri bile kalmaz. Oluşan maddeler - sodyum klorür ve su arasında bir çözelti içinde bir reaksiyon gerçekleştirmeye çalışırsanız, hiçbir değişiklik bulunmayacaktır. Bu gibi durumlarda, bir asidin bir alkali ile reaksiyonunun tersinmez olduğu söylenir, yani. geri tepki yoktur. Pek çok reaksiyon, oda sıcaklığında pratik olarak geri döndürülemez, örneğin,
H2 + Cl2 \u003d 2HCl, 2H2 + O2 \u003d 2H20, vb.
geri dönüşümlü reaksiyonlar Tersinir reaksiyonlar, aynı anda karşılıklı olarak zıt iki yönde ilerleyen reaksiyonlardır.
Çoğu reaksiyon geri dönüşümlüdür. Tersinir reaksiyonların denklemlerinde, sol ve sağ kısımlar arasına zıt yönleri gösteren iki ok yerleştirilmiştir. Böyle bir reaksiyonun bir örneği, amonyağın hidrojen ve nitrojenden sentezidir:
,
∆H = -46,2 kJ/mol
Mühendislikte, tersinir reaksiyonlar genellikle elverişsizdir. Bu nedenle, çeşitli yöntemler (sıcaklık, basınç vb. değişiklikler) onları pratik olarak geri döndürülemez hale getirir.
Bu tür reaksiyonlar geri dönüşümsüzdür ve bu reaksiyonlar sırasında:
1) ortaya çıkan ürünler reaksiyon küresini terk eder - çökelti şeklinde çökelirler, örneğin gaz şeklinde salınır
ВаСl 2 + Н 2 SO 4 = ВаSO 4 ↓ + 2НCl
Na2C03 + 2HCl \u003d 2NaCl + CO2 ↓ + H20
2) hafifçe ayrışmış bir bileşik oluşur, örneğin su:
Hcl + NaOH \u003d H20 + NaCl
3) reaksiyona, örneğin magnezyumun yanması gibi büyük bir enerji salınımı eşlik eder
Mg + 1 / 2 O2 \u003d MgO, ∆H \u003d -602,5 kJ / mol
Tersinir olmayan reaksiyonların denklemlerinde, sol ve sağ kısımlar arasına eşittir işareti veya ok konur.
Pek çok reaksiyon, olağan koşullar altında zaten tersine çevrilebilir, bu da ters reaksiyonun fark edilir bir ölçüde ilerlediği anlamına gelir. Örneğin, çok zayıf bir hipokloröz asidin sulu bir çözeltisini alkali ile nötrleştirmeye çalışırsanız, nötrleştirme reaksiyonunun sonuna kadar gitmediği ve çözeltinin güçlü bir alkalin ortama sahip olduğu ortaya çıkar. Bu, HCIO + NaOH NaClO + H20 reaksiyonunun tersinir olduğu anlamına gelir, yani birbirleriyle reaksiyona giren bu reaksiyonun ürünleri kısmen başlangıç bileşiklerine geçer. Sonuç olarak, çözelti alkali bir reaksiyona sahiptir. Esterlerin oluşum reaksiyonu tersine çevrilebilir (ters reaksiyona sabunlaştırma denir): RCOOH + R "OH RCOOR" + H20, diğer birçok işlem.
Kimyadaki diğer birçok kavram gibi, tersine çevrilebilirlik kavramı da büyük ölçüde keyfidir. Genellikle, bir reaksiyon geri döndürülemez olarak kabul edilir, bundan sonra başlangıç maddelerinin konsantrasyonları tespit edilemeyecek kadar düşüktür (elbette bu, analiz yöntemlerinin hassasiyetine bağlıdır). Dış koşullar değiştiğinde (öncelikle sıcaklık ve basınç), geri döndürülemez bir reaksiyon tersine çevrilebilir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, atmosferik basınçta ve 1000 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda, 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O reaksiyonu hala geri döndürülemez olarak kabul edilebilirken, 2500 ° C ve üzerindeki sıcaklıklarda su, yaklaşık 4 oranında hidrojen ve oksijene ayrışır. % ve 3000 ° С sıcaklıkta - zaten% 20 oranında.
19. yüzyılın sonunda Alman fiziksel kimyacı Max Bodenstein (1871–1942), hidrojen iyodin: H2 + I22HI'nin oluşum ve termal ayrışma süreçlerini ayrıntılı olarak inceledi. Sıcaklığı değiştirerek, yalnızca ileri veya yalnızca geri reaksiyonun baskın akışını elde edebildi, ancak genel durumda, her iki reaksiyon da aynı anda zıt yönlerde gitti. Bunun gibi birçok örnek var. En ünlülerinden biri, amonyak sentezi reaksiyonu 3H2 + N22NH3'tür; diğer birçok reaksiyon da tersine çevrilebilir, örneğin, kükürt dioksit 2S02 + O22S03'ün oksidasyonu, organik asitlerin alkollerle reaksiyonları, vb.
Yönü, reaksiyona katılan maddelerin konsantrasyonlarına bağlıysa, bir reaksiyona tersinir denir. Örneğin, heterojen katalitik reaksiyon N2 + 3H2 = 2NH3(1) durumunda, gazlı suda düşük amonyak konsantrasyonunda ve yüksek nitrojen ve hidrojen konsantrasyonlarında amonyak oluşur; aksine, yüksek bir amonyak konsantrasyonunda ayrışır, reaksiyon ters yönde gider. Tersinir bir reaksiyonun tamamlanması üzerine, yani kimyasal dengeye ulaşıldığında, sistem hem başlangıç malzemelerini hem de reaksiyon ürünlerini içerir. Reaksiyon, yalnızca bir yönde gerçekleşebiliyorsa ve başlangıç maddelerinin tamamen ürünlere dönüşmesiyle sona eriyorsa geri dönüşümsüz olarak adlandırılır; bir örnek, patlayıcıların ayrışmasıdır. Koşullara (sıcaklık, basınç) bağlı olarak aynı reaksiyon, esasen tersinir veya pratik olarak tersinmez olabilir. Basit (tek aşamalı) tersinir bir reaksiyon, birbirinden yalnızca kimyasal dönüşüm yönünde farklılık gösteren, aynı anda meydana gelen iki temel reaksiyondan oluşur. Doğrudan gözlemle erişilebilen nihai reaksiyonun yönü, bu karşılıklı reaksiyonlardan hangisinin daha yüksek hıza sahip olduğu ile belirlenir. Örneğin, basit reaksiyon N2O4 Û 2NO2 (2), N2O4?2NO2 ve 2NO2?N2O4 temel reaksiyonlarından oluşur. M. I. Tyomkin.
KİMYASAL DENGE.
Kimyasal Denge- ileri reaksiyon hızının (V 1) ters reaksiyon hızına (V 2) eşit olduğu sistemin durumu. Kimyasal dengede, maddelerin konsantrasyonları değişmeden kalır. Kimyasal denge dinamik bir karaktere sahiptir: ileri ve geri reaksiyonlar dengede durmazlar.
Kimyasal denge durumu, kantitatif olarak, doğrudan (K 1) ve ters (K 2) reaksiyonların sabitlerinin oranı olan denge sabiti ile karakterize edilir.
mA + nB pC + dD reaksiyonu için denge sabiti
K = K 1 / K 2 = ([C] p [D] d) / ([A] m [B] n)
Denge sabiti sıcaklığa ve reaktanların doğasına bağlıdır. Denge sabiti ne kadar büyük olursa, denge doğrudan reaksiyon ürünlerinin oluşumuna doğru o kadar fazla kayar. Bir denge durumunda, moleküller çarpışmayı deneyimlemeyi bırakmaz ve aralarındaki etkileşim durmaz, ancak maddelerin konsantrasyonları sabit kalır. Bu konsantrasyonlara denge denir.
|
denge konsantrasyonu- denge durumuna ulaşmış tersinir bir kimyasal reaksiyona katılan bir maddenin konsantrasyonu. |
Denge konsantrasyonu, köşeli parantez içinde alınan maddenin formülü ile gösterilir, örneğin:
İle denge (H 2) \u003d veya R denge (HI) = .
Diğer herhangi bir konsantrasyon gibi, denge konsantrasyonu da litre başına mol cinsinden ölçülür.
Ele aldığımız örneklerde başlangıç maddelerinin diğer konsantrasyonlarını almış olsaydık, dengeye ulaştıktan sonra denge konsantrasyonlarının diğer değerlerini elde etmiş olurduk. Bu yeni değerler (yıldızlarla gösterilmiştir) eski değerlerle şu şekilde ilişkilendirilecektir:
.
Genel olarak, tersinir bir reaksiyon için
A+ B B D D+ F F
sabit bir sıcaklıkta denge durumunda, ilişki gözlenir
Bu orana denir kitle eylemi yasası, aşağıdaki gibi formüle edilmiştir:
sabit bir sıcaklıkta, katsayılarına eşit güçlerde alınan reaksiyon ürünlerinin denge konsantrasyonlarının ürününün, katsayılarına eşit güçlerde alınan başlangıç maddelerinin denge konsantrasyonlarının ürününe oranı bir sabittir değer.
Sabit değer ( İLE İLE) denir denge sabiti bu tepki. Bu miktarın belirtilmesindeki "c" indeksi, sabiti hesaplamak için konsantrasyonların kullanıldığını gösterir.
Denge sabiti büyükse, denge doğrudan reaksiyonun ürünlerine, küçükse başlangıç malzemelerine doğru kaydırılır. Denge sabiti çok büyükse, o zaman reaksiyonun " pratik olarak geri döndürülemez, denge sabiti çok küçükse, o zaman reaksiyon " pratik olarak çalışmıyor."
Denge sabiti - her tersinir reaksiyon için, değer yalnızca sabit bir sıcaklıkta sabittir. Farklı sıcaklıklarda aynı reaksiyon için denge sabiti farklı değerler alır.
Kütle eylemi yasası için yukarıdaki ifade, yalnızca tüm katılımcıların gaz veya çözünmüş maddeler olduğu reaksiyonlar için geçerlidir. Diğer durumlarda, denge sabiti için denklem biraz değişir.
Örneğin, yüksek sıcaklıkta ilerleyen tersinir bir reaksiyonda
C (gr) + CO 2 2CO (g)
sert grafit C (gr) katılmaktadır. Resmi olarak, kütle eylemi yasasını kullanarak, bu reaksiyonun denge sabiti için onu ifade eden bir ifade yazıyoruz. İLE":
Reaktörün dibinde yatan katı grafit, yalnızca yüzeyden reaksiyona girer ve "konsantrasyon" grafit kütlesine bağlı değildir ve gaz karışımındaki herhangi bir madde oranı için sabittir.
Denklemin sağ ve sol taraflarını bu sabitle çarpın:
Ortaya çıkan değer, bu reaksiyonun denge sabitidir:
Benzer şekilde, yine yüksek sıcaklıkta meydana gelen başka bir tersinir reaksiyonun dengesi için,
CaCO 3 (cr) CaO (cr) + CO 2 (g),
denge sabitini elde ederiz
İLE İLE = .
Bu durumda, basitçe karbondioksitin denge konsantrasyonuna eşittir.
Metrolojik açıdan denge sabiti tek bir fiziksel nicelik değildir. Bu, denge konsantrasyonları aracılığıyla sabitin spesifik ifadesine bağlı olarak, farklı ölçü birimlerine sahip bir nicelikler grubudur. Örneğin, grafitin karbondioksit ile tersinir reaksiyonu için [ K C] = 1 mol/l, kalsiyum karbonatın termal ayrışma reaksiyonunun denge sabiti aynı ölçü birimine sahiptir ve hidrojen iyodin sentezi reaksiyonunun denge sabiti boyutsuz bir değerdir. Genel olarak [ K C] = 1 (mol/l) N .
Kimyasal dengede kayma. Le Chatelier ilkesi
Bir denge kimyasal sisteminin bir denge durumundan diğerine geçişine denir. kimyasal dengenin kayması (kayması), sistemin termodinamik parametreleri değiştirilerek gerçekleştirilir - sıcaklık, konsantrasyon, basınç Denge ileri yönde kaydırıldığında, ürün veriminde bir artış ve ters yönde kaydırıldığında bir azalma sağlanır. reaktifin dönüşüm derecesinde. Her ikisi de kimya mühendisliğinde faydalı olabilir. Hemen hemen tüm reaksiyonlar bir dereceye kadar tersine çevrilebilir olduğundan, endüstri ve laboratuvar uygulamalarında iki sorun ortaya çıkar: "yararlı" bir reaksiyonun ürününün maksimum verimle nasıl elde edileceği ve "zararlı" bir reaksiyonun ürünlerinin veriminin nasıl azaltılacağı. Her iki durumda da dengeyi ya reaksiyon ürünlerine ya da başlangıç malzemelerine kaydırmak gerekli hale gelir. Bunu nasıl yapacağınızı öğrenmek için, tersinir herhangi bir reaksiyonun denge konumunu neyin belirlediğini bilmeniz gerekir.
Denge pozisyonu şunlara bağlıdır:
1) denge sabitinin değerine (yani, reaktanların ve sıcaklığın doğasına),
2) reaksiyonda yer alan maddelerin konsantrasyonu ve
3) basınçta (gaz sistemleri için maddelerin konsantrasyonlarıyla orantılıdır).
Tüm bu çok farklı faktörlerin kimyasal denge üzerindeki etkisinin niteliksel bir değerlendirmesi için, doğası gereği evrensel olan kullanılır. Le Chatelier prensibi(Fransız fiziksel kimyacı ve metalürjist Henri Louis Le Chatelier bunu 1884'te formüle etti), bu sadece kimyasal olanlara değil, herhangi bir denge sistemine uygulanabilir.
Denge halindeki bir sisteme dışarıdan etki edilirse, sistemdeki denge bu etkinin kısmen telafi edildiği yöne kayar.
Reaksiyona katılan maddelerin konsantrasyonlarının denge pozisyonu üzerindeki etkisine bir örnek olarak, hidrojen iyot elde etmenin tersinir reaksiyonunu düşünün.
H2(g) + I2(g) 2HI(g) .
Denge halindeki kütle yasasına göre
.
1 litre hacimli bir reaktörde, reaksiyona katılan tüm katılımcıların konsantrasyonlarının aynı ve 1 mol/l ( = 1 mol/l; = 1 mol) olduğu belirli bir sabit sıcaklıkta bir denge kurulsun. /l = 1 mol/l). Bu nedenle bu sıcaklıkta İLE İLE= 1. Reaktörün hacmi 1 litre olduğuna göre, N(H2) \u003d 1 mol, N(I 2) \u003d 1 mol ve N(HI) = 1 mol. t 1 anında, reaktöre 1 mol daha HI ekleyelim, konsantrasyonu 2 mol/l'ye eşit olacaktır. Ama için İLE İLE sabit kaldığında, hidrojen ve iyot konsantrasyonları artmalıdır ve bu yalnızca hidrojen iyotun bir kısmının denkleme göre ayrışması nedeniyle mümkündür.
2HI (g) \u003d H2 (g) + I2 (g).
Yeni bir denge durumuna ulaşma anında t 2'nin ayrışmasına izin verin X mol HI ve bu nedenle ek bir 0,5 X mol H 2 ve I 2 . Reaksiyon katılımcılarının yeni denge konsantrasyonları: = (1 + 0.5 X) mol/l; = (1 + 0,5 X) mol/l; = (2 - X) mol/l. Miktarların sayısal değerlerini kütle hareket yasasının ifadesine koyarak denklemi elde ederiz.
Nerede X= 0.667. Bu nedenle, = 1,333 mol/l; = 1,333 mol/l; = 1,333 mol/l.
Reaksiyon hızı ve dengesi.
A + B C + D tersinir bir reaksiyon olsun. İleri ve geri reaksiyonların bir aşamada gerçekleştiğini varsayarsak, bu reaksiyonların hızları, reaktiflerin konsantrasyonları ile doğru orantılı olacaktır: doğrudan reaksiyon hızı v 1 = k 1 [A][B], ters reaksiyon hızı v 2 = k 2 [C][D] (köşeli parantezler reaktiflerin molar konsantrasyonlarını gösterir). Görüldüğü gibi, doğrudan reaksiyon ilerledikçe başlangıç maddeleri A ve B'nin konsantrasyonları sırasıyla azalır ve doğrudan reaksiyon hızı da azalır. İlk anda sıfır olan (C ve D ürünleri yoktur) ters reaksiyonun hızı kademeli olarak artar. Er ya da geç, ileri ve geri reaksiyon oranlarının eşitleneceği an gelecek. Bundan sonra, tüm maddelerin - A, B, C ve D - konsantrasyonları zamanla değişmez. Bu, reaksiyonun denge konumuna ulaştığı ve zamanla değişmeyen madde konsantrasyonlarına denge adı verildiği anlamına gelir. Ancak, tüm hareketin durduğu mekanik dengenin aksine, kimyasal dengede, her iki reaksiyon - hem doğrudan hem de ters - devam eder, ancak hızları eşittir ve bu nedenle sistemde hiçbir değişiklik olmuyor gibi görünüyor. Dengeye ulaştıktan sonra ileri ve geri reaksiyonların akışını kanıtlamanın birçok yolu vardır. Örneğin, denge konumunda olan bir hidrojen, nitrojen ve amonyak karışımına biraz hidrojen izotop - döteryum D2 eklenirse, hassas bir analiz amonyak moleküllerinde döteryum atomlarının varlığını hemen tespit edecektir. Ve tam tersi, sisteme biraz döteryumlu amonyak NH2D eklenirse, döteryum hemen ilk maddelerde HD ve D2 molekülleri şeklinde görünecektir. Moskova Devlet Üniversitesi Kimya Fakültesi'nde bir başka muhteşem deney daha gerçekleştirildi. Gümüş plaka, bir gümüş nitrat çözeltisine yerleştirildi ve hiçbir değişiklik gözlenmedi. Daha sonra çözeltiye önemsiz miktarda radyoaktif gümüş iyonları verildi ve ardından gümüş plaka radyoaktif hale geldi. Bu radyoaktivite, plakayı suyla durulayarak veya hidroklorik asitle yıkayarak "yıkanamadı". Sadece nitrik asitle aşındırma veya yüzeyin ince zımpara kağıdı ile mekanik olarak işlenmesi onu etkisiz hale getirdi. Bu deneyi açıklamanın tek bir yolu var: metal ile çözelti arasında sürekli bir gümüş atomu alışverişi var, yani. sistemde tersinir bir reaksiyon vardır Ag (tv) - e - \u003d Ag +. Bu nedenle, çözeltiye radyoaktif iyonların Ag + eklenmesi, bunların plakaya elektriksel olarak nötr, ancak yine de radyoaktif atomlar şeklinde "gömülmesine" yol açtı. Böylece, sadece gazlar veya çözeltiler arasındaki kimyasal reaksiyonlar değil, aynı zamanda metallerin çözünmesi ve çökelme süreçleri de dengededir. Örneğin, bir katı, sistem dengeden uzaktayken saf bir çözücüye yerleştirildiğinde en hızlı şekilde çözünür. bu durum- doymuş bir çözeltiden. Yavaş yavaş, çözünme hızı azalır ve aynı zamanda ters işlemin hızı artar - bir maddenin çözeltiden kristalli bir çökeltiye geçişi. Çözelti doygun hale geldiğinde, sistem bir denge durumuna ulaşırken, çözünme ve kristalleşme hızları eşittir ve çökeltinin kütlesi zamanla değişmez. Sistem, dış koşullardaki değişikliklere nasıl "karşı koyabilir"? Örneğin, denge karışımının sıcaklığı ısıtılarak artırılırsa, sistemin kendisi elbette harici ısıtmayı "zayıflatamaz", ancak içindeki denge, reaksiyon sistemini belirli bir sıcaklığa ısıtacak şekilde kaydırılır. denge değişmediği sürece daha fazla ısı gerektirir. Bu durumda denge, ısının emilmesi için kaydırılır, yani. endotermik bir reaksiyona doğru Bu, "sistemin dış etkileri zayıflatma arzusu" olarak yorumlanabilir. Öte yandan, denklemin sol ve sağ taraflarında eşit olmayan sayıda gaz molekülü varsa, böyle bir sistemdeki denge, basınç değiştirilerek de kaydırılabilir. Artan basınçla denge, gaz moleküllerinin sayısının daha az olduğu tarafa kayar (ve bu şekilde, sanki dış basınca "karşı gelir"). Tepkimede gaz moleküllerinin sayısı değişmezse
(H 2 + Br 2 (g) 2HBr, CO + H20 (g) CO 2 + H 2), o zaman basınç denge konumunu etkilemez. Sıcaklık değiştiğinde reaksiyonun denge sabitinin de değiştiğine, sadece basınç değiştiğinde sabit kaldığına dikkat edilmelidir.
Kimyasal dengedeki kaymaları tahmin etmek için Le Chatelier ilkesinin kullanımına ilişkin birkaç örnek. 2S02 + O2 2SO3(d) reaksiyonu ekzotermiktir. Sıcaklık yükseltilirse, SO3'ün endotermik ayrışması öncelik kazanacak ve denge sola kayacaktır. Sıcaklık düşürülürse denge sağa kayar. Yani, 2: 1 stokiyometrik oranda alınan bir SO 2 ve O 2 karışımı ( santimetre . stokiyomerizm), 400 °C sıcaklıkta ve atmosferik basınçta yaklaşık %95 verimle SO3'e dönüşür, yani; bu koşullar altında denge durumu neredeyse tamamen SO3'e doğru kaymıştır. 600°C'de denge karışımı hali hazırda %76 S03 ve 800°C'de sadece %25 içerir. Bu nedenle kükürt havada yakıldığında esas olarak SO2 ve sadece yaklaşık %4 SO3 oluşur. Reaksiyon denkleminden ayrıca, sistemdeki toplam basınçtaki bir artışın dengeyi sağa kaydıracağı ve basınçta bir azalma ile dengenin sola kayacağı sonucu çıkar.
Sikloheksandan hidrojenin soyutlanmasının benzen oluşumu ile reaksiyonu
C6H12C6H6 + 3H2, yine bir katalizör varlığında gaz fazında gerçekleştirilir. Bu reaksiyon, enerji harcanmasıyla (endotermik), ancak molekül sayısında bir artışla devam eder. Bu nedenle, sıcaklık ve basıncın etkisi, amonyak sentezi durumunda gözlenenin tam tersi olacaktır. Yani: karışımdaki denge benzen konsantrasyonundaki bir artış, sıcaklıktaki bir artış ve basınçtaki bir düşüşle kolaylaştırılır, bu nedenle reaksiyon endüstride düşük basınçlarda (2–3 atm) ve yüksek sıcaklıklarda (450–500) gerçekleştirilir. ° C). Burada sıcaklıktaki bir artış "iki kat avantajlıdır": yalnızca reaksiyon hızını artırmakla kalmaz, aynı zamanda dengede hedef ürünün oluşumuna doğru bir kaymaya da katkıda bulunur. Elbette, basınçta daha da büyük bir düşüş (örneğin, 0,1 atm'ye) dengenin daha fazla sağa kaymasına neden olur, ancak bu durumda reaktörde çok az madde olacak ve reaksiyon hızı da azalır, böylece genel üretkenlik artmaz, aksine azalır. Bu örnek, ekonomik olarak haklı bir endüstriyel sentezin Scylla ve Charybdis arasında başarılı bir manevra olduğunu bir kez daha gösteriyor.
Le Chatelier'nin prensibi, titanyum, nikel, hafniyum, vanadyum, niyobyum, tantal ve diğer yüksek saflıkta metalleri üretmek için kullanılan sözde halojen döngüsünde "işler". Bir metalin bir halojenle, örneğin Ti + 2I2TiI4 ile reaksiyonu, ısının serbest bırakılmasıyla devam eder ve bu nedenle sıcaklık arttıkça denge sola kayar. Böylece 600°C'de titanyum kolayca uçucu iyodür oluşturur (denge sağa kayar) ve 110°C'de çok saf bir metalin salınmasıyla iyodür ayrışır (denge sola kayar). Böyle bir döngü, spiralden buharlaşan ve daha soğuk duvarlara yerleşen tungstenin, sıcak bir spiral üzerinde tekrar ayrışan halojenlerle uçucu bileşikler oluşturduğu ve tungstenin orijinal yerine aktarıldığı halojen lambalarda da çalışır.
Değişen sıcaklık ve basınca ek olarak, denge konumunu etkilemenin başka bir etkili yolu daha vardır. Bunu bir denge karışımından hayal edin
A+B C+D herhangi bir madde atılır. Le Chatelier ilkesine uygun olarak, sistem böyle bir etkiye anında "tepki verecektir": denge, belirli bir maddenin kaybını telafi edecek şekilde değişmeye başlayacaktır. Örneğin, reaksiyon bölgesinden C veya D maddesi (veya her ikisi birden) çıkarılırsa denge sağa, A veya B maddeleri çıkarılırsa sola kayar. Sisteme herhangi bir maddenin girmesi de dengeyi değiştirecektir, ancak diğer yönde.
Maddeler reaksiyon bölgesinden uzaklaştırılabilir Farklı yollar. Örneğin, suyla sıkıca kapatılmış bir kapta kükürt dioksit varsa, gaz halinde, çözünmüş ve reaksiyona girmiş kükürt dioksit arasında bir denge kurulacaktır:
O 2 (g) SO 2 (p) + H 2 O H 2 SO 3. Kap açılırsa, kükürt dioksit yavaş yavaş buharlaşmaya başlayacak ve artık sürece katılamayacak - sülfürik asit tamamen ayrışana kadar denge sola kaymaya başlayacak. Bir limonata veya maden suyu şişesini her açtığınızda benzer bir süreç gözlemlenebilir: CO 2 buharlaştıkça CO 2 (g) CO 2 (p) + H 2 O H 2 CO 3 dengesi sola kayar.
Bir reaktifin sistemden çıkarılması sadece gaz halindeki maddelerin oluşumu ile değil, aynı zamanda bir veya başka bir reaktifin çökelen çözünmeyen bir bileşik oluşumu ile bağlanmasıyla da mümkündür. Örneğin, sulu bir C02 çözeltisine fazla miktarda kalsiyum tuzu eklenirse, Ca2+ iyonları, karbonik asit ile reaksiyona girerek bir CaC03 çökeltisi oluşturacaktır; CO 2 (p) + H 2 OH 2 CO 3 dengesi, suda çözünmüş gaz kalmayıncaya kadar sağa kayar.
Denge, bir reaktif eklenerek de kaydırılabilir. Bu nedenle, FeCl3 ve KSCN'nin seyreltik çözeltileri boşaltıldığında, demir tiyosiyanat (tiyosiyanat) oluşumunun bir sonucu olarak kırmızımsı-turuncu bir renk ortaya çıkar:
FeCl3 + 3KSCN Fe(SCN) 3 + 3KCI. Çözeltiye ilave FeCl3 veya KSCN eklenirse, çözeltinin rengi artacaktır, bu da dengenin sağa kaydığını gösterir (dış etkiyi zayıflatıyormuş gibi). Bununla birlikte, çözeltiye fazla miktarda KCl eklenirse, denge, rengin açık sarıya düşmesiyle sola kayar.
Le Chatelier ilkesinin formülasyonunda, yalnızca dengede olan sistemler için dış etkinin sonuçlarını tahmin etmenin mümkün olduğunun belirtilmesi boşuna değildir. Bu gösterge ihmal edilirse, tamamen yanlış sonuçlara varmak kolaydır. Örneğin, katı alkalilerin (KOH, NaOH) büyük miktarda ısı açığa çıkararak suda çözündüğü bilinmektedir - çözelti, neredeyse konsantre sülfürik asidin suyla karıştırıldığı zamanki kadar ısınır. İlkenin yalnızca denge sistemleri için geçerli olduğunu unutursak, sıcaklık arttıkça KOH'nin sudaki çözünürlüğünün azalması gerektiği gibi yanlış bir sonuca varabiliriz, çünkü çökelti ile doymuş çözelti arasındaki dengedeki bu kayma tam olarak bu kaymadır. "dış etkinin zayıflamasına" yol açar. Bununla birlikte, susuz alkali içerdiğinden, KOH'yi suda çözme işlemi hiç dengede değildir, doymuş bir çözelti ile dengede olan çökelti ise KOH hidratlardır (esas olarak KOH 2H20). Bu hidratın çökeltiden çözeltiye geçişi endotermik bir işlemdir, yani ısıtma değil, çözeltinin soğuması eşlik eder, böylece Le Chatelier'nin bir denge süreci ilkesi bu durumda da yerine getirilir. Aynı şekilde susuz tuzlar - CaCl2, CuS04 vb.
Le Chatelier ilkesinin kötüye kullanılmasının bir başka ilginç ve öğretici örneği, ders kitaplarında ve popüler literatürde bulunabilir. Kahverengi nitrojen dioksit NO 2 ve renksiz N 2 O 4 tetroksitten oluşan bir denge karışımı şeffaf bir gaz şırıngasına konulursa ve ardından gaz bir pistonla hızla sıkıştırılırsa, renk yoğunluğu hemen artacak ve bir süre sonra (onlarca kez) saniye) orijinaline ulaşamayacak olsa da tekrar zayıflayacaktır. Bu deneyim genellikle şu şekilde açıklanır. Karışımın hızlı sıkıştırılması, basınçta ve dolayısıyla her iki bileşenin konsantrasyonunda bir artışa neden olur, bu nedenle karışım daha koyu hale gelir. Ancak Le Chatelier ilkesine göre basınçtaki bir artış, 2NO 2 N 2 O 4 sistemindeki dengeyi renksiz N 2 O 4'e kaydırır (molekül sayısı azalır), böylece karışım yavaş yavaş parlar ve yenisine yaklaşır. artan basınca karşılık gelen denge konumu.
Bu açıklamanın yanlışlığı, her iki reaksiyonun - N204'ün ayrışması ve NO2'nin dimerizasyonu - son derece hızlı gerçekleşmesinden kaynaklanır, böylece denge zaten saniyenin milyonda birinde kurulur, bu nedenle itmek imkansızdır. piston dengeyi bozacak kadar hızlıdır. Bu deneyim farklı bir şekilde açıklanır: gaz sıkıştırması, sıcaklıkta önemli bir artışa neden olur (bir lastiği bisiklet pompasıyla şişirmek zorunda kalan herkes bu fenomene aşinadır). Ve Le Chatelier'nin aynı ilkesine uygun olarak, denge anında ısının soğurulmasıyla birlikte endotermik bir reaksiyona doğru kayar, yani. N204'ün ayrışmasına doğru - karışım koyulaşır. Daha sonra şırıngadaki gazlar yavaşça oda sıcaklığına soğur ve denge tekrar tetroksite doğru kayar - karışım daha parlak hale gelir.
Le Chatelier'nin prensibi, kimya ile ilgisi olmayan durumlarda iyi çalışır. Normal işleyen bir ekonomide dolaşımdaki toplam para miktarı, bu paranın satın alabileceği mallarla denge halindedir. "Dış etki", hükümetin borçlarını ödemek için daha fazla para basma arzusuysa ne olur? Le Chatelier ilkesine tam olarak uygun olarak, meta ve para arasındaki denge, vatandaşların daha fazla paraya sahip olma zevkini zayıflatacak şekilde değiştirilecektir. Yani mal ve hizmet fiyatları yükselecek ve bu şekilde yeni bir dengeye ulaşılacaktır. Başka bir örnek. ABD şehirlerinden birinde, otoyolları genişleterek ve kavşaklar inşa ederek sürekli trafik sıkışıklığından kurtulmaya karar verildi. Bu bir süre yardımcı oldu, ancak daha sonra mutlu sakinler daha fazla araba satın almaya başladı, böylece trafik sıkışıklığı kısa sürede yeniden ortaya çıktı - ancak yollar ve daha fazla araba arasında yeni bir "denge konumu" vardı.
Böylece, kimyasal dengeyi değiştirme yöntemleri hakkında ana sonuçları çıkaracağız.
Le Chatelier prensibi. Denge halindeki bir sisteme (konsantrasyon, sıcaklık, basınç değişimi) bir dış etki yapılırsa, bu etkiyi zayıflatan iki zıt reaksiyondan birinin akışını destekler.
|
V 1 | ||
|
A+B |
|
İÇİNDE |
|
V 2 |
1. Basınç. Basınçtaki bir artış (gazlar için) dengeyi, hacmin azalmasına (yani daha az sayıda molekülün oluşmasına) yol açan bir reaksiyona doğru kaydırır.
2. Sıcaklıktaki bir artış, denge konumunu endotermik bir reaksiyona (yani ısının emilmesiyle ilerleyen bir reaksiyona) doğru kaydırır.
3. Başlangıç maddelerinin konsantrasyonundaki bir artış ve reaksiyon küresinden ürünlerin çıkarılması, dengeyi doğrudan bir reaksiyona kaydırır. [A] veya [B] veya [A] ve [B] başlangıç malzemelerinin konsantrasyonlarının arttırılması: V 1 > V 2 .
Katalizörler denge konumunu etkilemez.
Doğada Le Chatelier ilkesi.
Bu konuyu incelerken, her zaman tüm canlıların denge, tazminat arzusuna bir örnek vermek isterim. Örneğin: fare popülasyonundaki değişim - fındık yılı - fareler için çok fazla yiyecek var, fare popülasyonu hızla artıyor. Fare sayısının artmasıyla birlikte yiyecek miktarı azalır, kemirgenlerin birikmesi sonucu fareler arasında çeşitli bulaşıcı hastalıkların büyümesi başlar, bu nedenle kemirgen popülasyonunda kademeli bir azalma olur. Belirli bir süre sonra, doğan ve ölen farelerin sayısında dinamik bir denge kurulur, bu dengede dış, olumlu veya olumsuz koşulların etkisi altında şu veya bu yönde bir kayma meydana gelebilir.
İnsan vücudunda Le Chatelier prensibine göre de düzenlenebilen biyokimyasal süreçler gerçekleşir. Bazen böyle bir reaksiyon sonucunda vücutta belirli bir hastalığa neden olan zehirli maddeler üretilmeye başlar. Bu süreç nasıl önlenir?
Homeopati gibi bir tedavi yöntemini hatırlayalım. Yöntem, büyük dozlarda neden olan ilaçların çok küçük dozlarının kullanılmasından oluşur. sağlıklı kişi bazı hastalıkların belirtileri. Bu durumda ilaç-zehir nasıl çalışır? İstenmeyen bir reaksiyonun ürünü vücuda verilir ve Le Chatelier ilkesine göre denge başlangıç maddelerine doğru kaydırılır. Vücutta ağrılı rahatsızlıklara neden olan süreç söndürülür.
Pratik kısım.
Çalışılan konunun asimilasyon seviyesinin kontrolü, testler şeklinde gerçekleştirilir. Bazıları sınırlı bir süre içinde verilmesi gereken, kısa ve kesin yanıtların bir puanlama sistemi tarafından değerlendirildiği, kısa ve net bir şekilde formüle edilmiş ve standart hale getirilmiş görevlerden oluşan bir test sistemi. Testleri derlerken aşağıdaki seviyelere odaklandım:
Bu seviyedeki öğrenciler tarafından üreme performansı, esas olarak hafızaya dayalı olarak gerçekleşir.
Bu seviyenin üretken başarısı, öğrencilerin çalışılan formülasyonları, kavramları, yasaları ve bunlar arasındaki ilişkiyi kurma becerisini anlamalarını gerektirir.
Yaratıcı - mevcut bilgilere dayanarak tahmin etme, tasarlama, analiz etme, sonuçlar çıkarma, karşılaştırmalar, genellemeler yapma yeteneği.
Testler kapalı tip veya deneğin verilen seçeneklerden doğru cevabı seçmesi gereken testler.
A) Üreme düzeyi: deneğin evet veya hayır olarak yanıtlaması gereken alternatif yanıtlı testler. 1 puan.
Fosforun yanma reaksiyonu-
a) evet b) hayır
Ayrışma reaksiyonu
tersinir reaksiyon
a) evet b) hayır
Sıcaklık artışı
cıva için cıva oksit II
ve oksijen
a) evet b) hayır
Canlı sistemlerde
ve geri dönüşü olmayan süreçler
a) evet b) hayır.
Çoktan Seçmeli Testler
Hangi sistemde basınç arttığında kimyasal denge sağa kayar?
2HI(g)↔H2(g)+I2(g)
C (tv) + S2 (g) ↔CS2 (g)
C3H6(g)+H2(g)↔С3H8(g)
H2(g)+F2(g)↔2HF(g) 1 puan
sıcaklık artışı
bir katalizör kullanarak
sıcaklığın düşürülmesi; 1 puan
Sistemdeki kimyasal denge durumu hakkında
etkilemez
basınç artışı
iyot konsantrasyonunda artış
sıcaklık artışı
sıcaklıkta azalma; 1 puan
Hangi sistemde hidrojen konsantrasyonundaki bir artış kimyasal dengeyi sola kaydırır?
C(tv)+2H2(g)↔СH4(g)
2NH3(g)↔N2(g)+3H2(g)
2H2(g)+O2(g)↔2H2O(g)
FeO(katı)+H2(g)↔Fe+H2O(g) 1 puan
Hangi sistemde basınçtaki bir artış kimyasal dengedeki değişimi etkilemez?
H2(g)+J2(g)↔2HJ(g)
SO2(g)+H2O(l)↔H2SO3(g)
CH4(g)+H2O(g)↔CO(g)+3H2(g)
4HCl(g)+O2(g)↔2H2O(g)+2Сl2(g) 1 puan
Sistemdeki kimyasal denge hakkında
etkisi yok
sıcaklık artışı
basınç artışı
amonyağın reaksiyon bölgesinden uzaklaştırılması
katalizör uygulaması 1 puan
Sistemdeki kimyasal denge
reaksiyon ürününün oluşumuna doğru kayar.
basınç artışı
sıcaklık artışı
basınç düşmesi
katalizör uygulaması 1 puan
Ürün verimini artırmak için SO2'nin SO3'e oksidasyonu aşamasında sülfürik asit üretiminde
oksijen konsantrasyonunu artırmak
sıcaklığı artırmak
düşük kan basıncı
bir katalizörün tanıtılması; 1,5 puan
Alken + H2 ↔ alkan
Reaksiyon karışımı ısıtıldığında
denge sağa kayar
denge sola kayar
denge aynı olasılıkla her iki yönde de akacaktır
bu maddeler belirtilen koşullar altında dengede değildir; 1,5 puan
Sistemdeki kimyasal denge
başlangıç malzemelerinin oluşumuna doğru kayar
1) basınç artışı
sıcaklık artışı
basınç düşmesi
bir katalizör kullanımı; 1 puan
Sistemde dengeyi sağa kaydırmak için
etkisi var
sıcaklık düşüşü
basınç artışı
katalizör kullanımı
sıcaklık artışı; 1 puan
Tersinmez bir reaksiyon denkleme karşılık gelir
nitrojen + hidrojen = amonyak
asetilen + oksijen = karbondioksit + su
hidrojen + iyot = hidrojen iyot
kükürt dioksit + oksijen = sülfürik anhidrit; 1,5 puan
Çoktan Seçmeli Testler, deneğin 1-2 doğru cevap seçmesi veya bir cevap seçerken önerilen 2 koşulu eşleştirmesi gerekir.
Hangi sistemde kimyasal denge, hem basınç artışı hem de sıcaklık düşüşü ile reaksiyon ürünlerine doğru kayar?
N2+O2↔2NO-Q
N2+3H2↔2NH3+Q
H2+CL2↔2HCL+Q
C2H2↔2C(tv)+H2-Q 1,5 puan
Sistemdeki kimyasal denge
NH3+H2O↔NH4+OH
sulu bir çözeltiye amonyak eklendiğinde amonyak oluşumuna doğru kayacaktır.
sodyum klorit
sodyum hidroksit
hidroklorik asit
alüminyum klorür; 1,5 puan
19) Etilen hidrasyon reaksiyonu CH2=CH2+H2O ↔ büyük pratik değer, ancak tersine çevrilebilir, reaksiyon dengesini sağa kaydırmak için gereklidir.
sıcaklığı yükseltin (>280 derece C)
reaksiyon karışımındaki su miktarını azaltmak
basıncı artırın (80 atmosferden fazla)
asit katalizörü platin ile değiştirin; 1 puan
Bütanın dehidrojenasyon reaksiyonu endotermiktir. Reaksiyon dengesini sağa kaydırmak için,
platin gibi daha aktif bir katalizör kullanın
sıcaklığı düşür
basıncı yükseltmek
sıcaklığı yükseltmek 1 puan
Asetik asidin metanol ile etkileşiminin eter ve su oluşumu ile reaksiyonu için, dengenin sola kayması şu şekilde desteklenecektir:
uygun katalizör
konsantre sülfürik asit eklenmesi
suyu alınmış başlangıç malzemelerinin kullanımı
eter eklenmesi; 1,5 puan
Dışlama testleri
Denge kayması etkilenir
basınç değişikliği
katalizör kullanımı
reaksiyona katılan maddelerin konsantrasyonlarında değişiklik
sıcaklık değişimi; 1 puan
Basınçtaki bir artış veya azalma, reaksiyonlardaki kimyasal dengedeki kaymayı etkiler.
ısının serbest bırakılmasıyla gidiyor
gaz halindeki maddeleri içeren reaksiyonlar
hacimde azalma ile ilerleyen reaksiyonlar
hacim artışı ile devam eden reaksiyonlar; 1,5 puan
Reaksiyon geri döndürülemez
yanan kömür
yanan fosfor
nitrojen ve hidrojenden amonyağın sentezi
yanan metan; 1,5 puan
Gruplama Testleri verilen kriterlere göre dağıtılması gereken önerilen formüllerin, denklemlerin ve terimlerin bir listesini içerir
Sıcaklıkta eş zamanlı bir artış ve basınçta bir azalma ile, sistemdeki kimyasal denge sağa kayar.
H2(g)+S(g)↔H2S(g)+Q
2SO2(g)+O2(g)↔2SO3(g)+Q
2NH3(g)↔N2(g)+3H2(g)-Q
2HCL(g)↔H2(g)+CL2(g)-Q; 2 puan
Propen hidrojenasyon reaksiyonu ekzotermiktir. Kimyasal dengeyi sağa kaydırmak için gereklidir.
sıcaklık düşüşü
basınç artışı
hidrojen konsantrasyonunda azalma
propen konsantrasyonunda azalma; 1 puan
Uyum görevleri.
Testler yapılırken, kişiden iki listenin unsurlarını birkaç olası cevapla eşleştirmesi istenir.
Reaksiyonun dengesi sağa kayar. Sıraya getirin.
B) N2+3H2↔2NH3+Q 2) Sıcaklık yükseldiğinde
C) CO2 + C (katı) ↔2CO-Q 3) Basınç düştüğünde
D) N2O(g)+S(t)↔2N2(g) 4) Temas alanında artış ile; 2 puan
Reaksiyonun dengesi, reaksiyon ürünlerinin oluşumuna doğru kaydırılır. Sıraya getirin.
B) 2H2 + O2 ↔ 2H2O (g) + Q 2) Artan sıcaklık ile
C) CH3OH + CH3COOH↔CH3COOCH3 3) Basınç düştüğünde
D) N2+O2↔2NO-Q 4) Eter eklerken
5) Alkol eklerken; 2 puan
Açık uçlu veya açık uçlu testler, konunun denklemin tanımına ilişkin kavramları eklemesi veya kanıt olarak bağımsız bir yargı sunması gereken.
Bu tür görevler son, en değerli kısmı oluşturur. Testleri KULLANIN kimyada.
Ek görevler.
Konu, görevde sağlanan kısıtlamaları dikkate alarak cevapları formüle etmelidir.
Aynı anda tersinir ve ekzotermik ile ilgili reaksiyon denklemini ekleyin
B) Hidrojen + İyot
C) Azot + Hidrojen
D) Kükürt dioksit + Oksijen
E) Karbondioksit + Karbon 2 puan
Reaksiyon denklemini, sıcaklıktaki bir artışın dengenin sağa kaymasına neden olacağı tersinir reaksiyonları seçen şemaya göre yazın:
N2 → NO→ NO2→ HNO3→ NH4NO3 2 puan
Ücretsiz sunum testleri.
Konu, cevapları bağımsız olarak formüle etmelidir, çünkü görevde onlara herhangi bir kısıtlama getirilmemiştir.
31) Sistemde dengeyi sağa kaydıran faktörleri listeler:
CO + 2H2↔ CH3OH(g)+Q 2 puan
32) Sistemde başlangıç maddelerinin oluşumuna doğru dengeyi değiştiren faktörleri listeler:
C (tv) + 2H2 (g) ↔CH4 (g) + Q 2 puan
Testlerin cevapları.
Test No. Doğru cevap
B-1
G-3.4
A-2.3
G-2
B- N2+3H2↔2NH3+Q
1) N2+O2↔2NO-Q
3) 4NO2+2H2O+O2↔4HNO3+Q
4) NH3+HNO3=NH4NO3
ilk tepki
CO+2H2↔CH3OH+Q
sıcaklıkta azalma
basınç artışı
CO konsantrasyonunun arttırılması
H2 konsantrasyonundaki artış
alkol konsantrasyonunda azalma
C+2H2↔CH4+Q
2) basınç düşürme
3) hidrojen konsantrasyonunun düşürülmesi
4) metan konsantrasyonunda artış.
Kaynakça
Ahmetov, M.A. Test formunda organik kimyadaki görevler ve alıştırmalar sistemi [Metin] / M.A. Akhmetov, I.N. Prokhorov.-Ulyanovsk: IPKPRO, 2004.
Gabrielyan, O.S. Okul kimyasının modern didaktiği, ders No. 6 [Metin] / O.S. Gabrielyan, V.G. Krasnova, S.T. Sladkov.// Kimya ve doğa bilimleri öğretmenleri için gazete ( Yayın Evi"1 Eylül") -2007.- No. 22.-s.4-13.
Kaverina, A.A. Birleşik devlet sınavına hazırlanmak için eğitim ve öğretim materyalleri. Kimya [Metin] / A.A. Kaverina ve diğerleri - M .: Intellect Center, 2004.-160s.
Kaverina, A.A. Birleşik Devlet Sınavı 2009. Kimya [Metin] / A.A.
Leenson, I.A. Kimyasal reaksiyonlar, termal etki, denge, hız [Metin] / I. A. Leenson.M .: Astrel, 2002.-190s.
Radetsky, AM 8-11. Sınıflarda kimyada doğrulama çalışması: öğretmen için bir rehber [Metin] / A.M. Radetsky. M.: Aydınlanma, 2009.-272s.
Ryabinina, O.A. Le Chatelier ilkesinin gösterilmesi [Metin] / O. O. Ryabinina, A. Illarionov / / Okulda kimya.-2008. - No.7. - s.64-67.
Tushina.E.N. Le Chatelier ilkesi ve bazı tedavi yöntemleri [Metin] / E.N. Tushina.// Okulda kimya.-1993. 2.-s.54.
Shelinskiy, G.I. Kimyasal süreçler teorisinin temelleri [Metin] / G.I. Shelinskiy. M.: Aydınlanma, 1989.-234s.
Strempler, G.I. Kimyada ön profil eğitimi [Metin]
>> Kimya: Tersinir ve tersinmez reaksiyonlar
CO2 + H2O = H2CO3
Ortaya çıkan asit solüsyonunu bir tripod üzerinde bekletin. Bir süre sonra asit orijinal maddelerine ayrıştığı için çözeltinin tekrar mor renge döndüğünü göreceğiz.
Bu işlem, üçte biri bir karbonik asit çözeltisi ise çok daha hızlı gerçekleştirilebilir. Sonuç olarak, karbonik asit elde etme reaksiyonu hem ileri hem de ters yönde ilerler, yani geri dönüşümlüdür. Bir reaksiyonun tersinirliği, zıt yönlü iki okla gösterilir:
En önemli kimyasal ürünlerin hazırlanmasının altında yatan geri dönüşümlü reaksiyonlar arasında, örnek olarak kükürt oksit (IV) ve oksijenden kükürt oksit (VI) sentezleme (bileşik) reaksiyonundan söz ediyoruz.
1. Geri döndürülebilir ve geri döndürülemez reaksiyonlar.
2. Berthollet kuralı.
Paragraf metninde bahsedilen yanma reaksiyonları için denklemleri yazın ve bu reaksiyonların bir sonucu olarak, ilk maddelerin yapıldığı elementlerin oksitlerinin oluştuğunu ortaya çıkarın.
Plana göre paragrafın sonunda gerçekleştirilen son üç reaksiyonun bir tanımını verin: a) reaktiflerin ve ürünlerin doğası ve sayısı; b) toplanma durumu; c) yön: d) bir katalizörün varlığı; e) ısının salınması veya emilmesi
Paragraf metninde önerilen kireçtaşı kavurma reaksiyonu denkleminde hangi yanlışlık yapılmıştır?
Bileşiğin reaksiyonlarının kural olarak ekzotermik reaksiyonlar olacağı ifadesi ne kadar doğrudur? Ders kitabı metninde verilen gerçekleri kullanarak bakış açınızı gerekçelendirin.
ders içeriği ders özeti destek çerçevesi ders sunumu hızlandırıcı yöntemler etkileşimli teknolojiler Pratik görevler ve alıştırmalar kendi kendine inceleme atölye çalışmaları, eğitimler, vakalar, görevler ödev tartışma soruları öğrencilerden retorik sorular İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler grafikler, tablolar, şemalar mizah, anekdotlar, fıkralar, çizgi roman benzetmeler, özdeyişler, çapraz bulmacalar, alıntılar eklentiler özetler makaleler meraklı kopya kağıtları için çipler ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiders kitabındaki hataları düzeltme ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi, dersteki yenilik unsurlarının eskimiş bilgilerin yenileriyle değiştirilmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler takvim planı yıl tartışma programının metodolojik önerileri Entegre DerslerKodlayıcı Konuları: geri döndürülebilir ve geri döndürülemez reaksiyonlar. kimyasal denge. Çeşitli faktörlerin etkisi altında kimyasal dengenin yer değiştirmesi.
Ters reaksiyon olasılığına göre, kimyasal reaksiyonlar tersinir ve tersinmez olarak ayrılır.
Tersinir kimyasal reaksiyonlar ürünleri belirli koşullar altında birbirleriyle etkileşime girebilen reaksiyonlardır.
geri dönüşü olmayan reaksiyonlar Bunlar, belirli koşullar altında ürünleri birbiriyle etkileşime giremeyen reaksiyonlardır.
hakkında daha fazla detay kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması okunabilir.
Ürün etkileşiminin olasılığı, işlemin koşullarına bağlıdır.
Yani eğer sistem açık, yani ile değiş tokuş çevre hem madde hem de enerji, o zaman örneğin gazların oluştuğu kimyasal reaksiyonlar geri döndürülemez olacaktır. Örneğin , katı sodyum bikarbonatı kalsine ederken:
2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O
gaz halindeki karbondioksit salınacak ve reaksiyon bölgesinden buharlaşacaktır. Bu nedenle, böyle bir reaksiyon geri alınamaz Bu koşullar altında. düşünürsek kapalı sistem , Hangi yapamamakçevre ile madde alışverişi (örneğin, reaksiyonun gerçekleştiği kapalı bir kutu), o zaman karbondioksit reaksiyon bölgesinden kaçamayacak ve su ve sodyum karbonat ile etkileşime girecek, daha sonra reaksiyon geri dönüşümlü olacaktır. bu şartlar:
2NaHCO 3 ⇔ Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O
Dikkate almak geri dönüşümlü reaksiyonlar. Tersine çevrilebilir reaksiyonun şemaya göre ilerlemesine izin verin:
aA + bB = cC + dD
Kütle hareket yasasına göre ileri reaksiyonun hızı şu ifadeyle belirlenir: v 1 =k 1 ·C A a ·C Bb , ters reaksiyonun oranı: v 2 =k 2 ·C C c ·C D d . Reaksiyonun ilk anında sistemde hiçbir C ve D maddesi yoksa, o zaman A ve B parçacıkları esas olarak çarpışır ve etkileşime girer ve ağırlıklı olarak doğrudan bir reaksiyon meydana gelir. Yavaş yavaş, C ve D partiküllerinin konsantrasyonu da artmaya başlayacak, bu nedenle ters reaksiyon hızı artacaktır. Bir noktada ileri reaksiyonun hızı, ters reaksiyonun hızına eşit olur. Bu durum denir kimyasal Denge .
Böylece, kimyasal Denge sistemin içinde bulunduğu durumdur ileri ve geri reaksiyonların hızları eşittir .
Çünkü ileri ve geri reaksiyonların hızları eşittir, maddelerin oluşum hızları tüketim hızlarına eşittir ve akım maddelerin derişimleri değişmez . Bu tür konsantrasyonlar denir dengeli .
Dengede olduğuna dikkat edin hem ileri hem de geri reaksiyonlar yani, reaktanlar birbirleriyle etkileşime girer, ancak ürünler de aynı oranda etkileşime girer. Aynı zamanda, dış faktörler etkileyebilir vardiya bir yönde veya başka bir yönde kimyasal denge. Bu nedenle, kimyasal dengeye hareketli veya dinamik denir.
Hareketli denge alanındaki araştırmalar 19. yüzyılda başlamıştır. Henri Le Chatelier'in yazılarında, daha sonra bilim adamı Karl Brown tarafından genelleştirilen teorinin temelleri atıldı. Hareketli denge ilkesi veya Le Chatelier-Brown ilkesi şöyle der:
Dengedeki bir sistem maruz kalırsa harici faktör Denge koşullarından herhangi birini değiştiren, daha sonra dış etkileri telafi etmeyi amaçlayan sistemdeki süreçler yoğunlaştırılır.
Başka bir deyişle: sistem üzerindeki bir dış etki altında, denge bu dış etkiyi telafi edecek şekilde değişecektir.
Çok önemli olan bu ilke, herhangi bir denge olayı için geçerlidir (yalnızca kimyasal reaksiyonlar için değil). Ancak, şimdi bunu kimyasal etkileşimlerle ilgili olarak ele alacağız. Kimyasal reaksiyonlar durumunda, dış etki, maddelerin denge konsantrasyonlarında bir değişikliğe yol açar.
Dengedeki kimyasal reaksiyonları üç ana faktör etkileyebilir: sıcaklık, basınç ve reaktanların veya ürünlerin konsantrasyonları.
1. Bildiğiniz gibi, kimyasal reaksiyonlara termal bir etki eşlik eder. Doğrudan reaksiyon ısının serbest bırakılmasıyla (ekzotermik veya + Q) devam ederse, ters reaksiyon ısının emilmesiyle (endotermik veya -Q) devam eder ve bunun tersi de geçerlidir. eğer yükseltirsen sıcaklık sistemde denge bu artışı telafi edecek şekilde değişecektir. Ekzotermik bir reaksiyonla sıcaklık artışının telafi edilememesi mantıklıdır. Böylece sıcaklık arttıkça sistemdeki denge ısı emilimine doğru kayar, yani endotermik reaksiyonlara doğru (-Q); azalan sıcaklıkla - ekzotermik reaksiyon yönünde (+ Q).
2. Denge reaksiyonlarında, maddelerden en az biri gaz fazında olduğunda, denge de değişimden önemli ölçüde etkilenir. basınç sistemde. Basınç arttırıldığında, kimyasal sistem bu etkiyi telafi etmeye çalışır ve gaz halindeki maddelerin miktarının azaldığı reaksiyon hızını arttırır. Basınç düşürüldüğünde, sistem daha fazla gaz halindeki madde molekülünün oluştuğu reaksiyon hızını arttırır. Böylece: basınçtaki bir artışla denge, gaz moleküllerinin sayısında bir azalmaya, basınçta bir düşüşle - gaz moleküllerinin sayısında bir artışa doğru kayar.
Not! Tepken gazların ve ürünlerin molekül sayılarının aynı olduğu sistemler basınçtan etkilenmez! Ayrıca, basınçtaki bir değişiklik pratik olarak çözeltilerdeki dengeyi etkilemez, yani. gazların olmadığı reaksiyonlarda.
3. Ayrıca kimyasal sistemlerdeki denge de değişimden etkilenir. konsantrasyon reaktanlar ve ürünler. Tepkenlerin derişimi arttıkça, sistem bunları tüketmeye çalışır ve ileri tepkimenin hızını artırır. Reaktif konsantrasyonundaki azalma ile sistem bunları biriktirmeye çalışır ve ters reaksiyon hızı artar. Ürün konsantrasyonundaki artışla birlikte sistem onları tüketmeye çalışır ve ters reaksiyon oranını arttırır. Ürünlerin konsantrasyonundaki azalma ile kimyasal sistem, oluşum hızlarını arttırır, yani. ileri reaksiyon hızı.
Kimyasal bir sistemde ise ileri reaksiyonun hızı artar Sağ , ürünlerin oluşumuna yönelik Ve reaktif tüketimi . Eğer ters reaksiyon hızı artar, dengeler değişti diyoruz Sola , gıda tüketimine yönelik Ve reaktiflerin konsantrasyonunun arttırılması .
Örneğin, amonyak sentezi reaksiyonunda:
N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 + Q
basınçtaki bir artış, daha az sayıda gaz molekülünün oluştuğu, yani reaksiyon hızında bir artışa yol açar. doğrudan reaksiyon (tepken gaz moleküllerinin sayısı 4, ürünlerdeki gaz moleküllerinin sayısı 2'dir). Basınç arttıkça denge sağa, ürünlere doğru kayar. -de sıcaklık artışı denge değişecek endotermik bir reaksiyona doğru, yani sola, reaktiflere doğru. Nitrojen veya hidrojen konsantrasyonundaki bir artış, dengeyi bunların tüketimine, yani sağa, ürünlere doğru.
katalizör dengeyi etkilemez, çünkü hem ileri hem de geri reaksiyonları hızlandırır.
Biri en önemli özellikler kimyasal reaksiyon, başlangıç maddelerinin ne kadarının reaksiyon ürünlerine dönüştüğünü gösteren dönüşümün derinliğidir (derecesidir). Ne kadar büyük olursa, işlem o kadar ekonomik olarak gerçekleştirilebilir. Diğer faktörlerin yanı sıra dönüşümün derinliği, reaksiyonun tersine çevrilebilirliğine bağlıdır.
tersine çevrilebilir reaksiyonlar , Farklı geri alınamaz, sonuna kadar ilerlemeyin: reaktanların hiçbiri tamamen tüketilmez. Aynı zamanda, reaksiyon ürünleri, başlangıç malzemelerinin oluşumu ile etkileşime girer.
Örnekleri düşünün:
1) eşit hacimlerde gaz halindeki iyot ve hidrojen, belirli bir sıcaklıkta kapalı bir kaba verilir. Bu maddelerin moleküllerinin çarpışmaları, istenen yönelim ve yeterli enerji ile meydana gelirse, kimyasal bağlar, bir ara bileşik (aktive edilmiş bir kompleks, bkz. bölüm 1.3.1) oluşumu ile yeniden düzenlenebilir. Bağların daha fazla yeniden düzenlenmesi, ara bileşiğin iki hidrojen iyodür molekülüne ayrışmasına yol açabilir. Reaksiyon denklemi:
H 2 + I 2 ® 2HI
Ancak hidrojen iyodür molekülleri de hidrojen, iyot molekülleri ve kendi aralarında rastgele çarpışacaktır. HI molekülleri çarpıştığında, daha sonra iyot ve hidrojene ayrışabilen bir ara bileşik oluşumunu hiçbir şey engelleyemez. Bu süreç şu denklemle ifade edilir:
2HI ® H2 + I2
Böylece, bu sistemde iki reaksiyon aynı anda ilerleyecektir - hidrojen iyodür oluşumu ve ayrışması. Bir genel denklem ile ifade edilebilirler.
H 2 + ben 2 "2HI
İşlemin tersinirliği “işareti ile gösterilir.
Bu durumda hidrojen iyodür oluşumuna yönelik reaksiyona doğrudan, tersine ters denir.
2) İki mol kükürt dioksit ile bir mol oksijeni karıştırırsak, sistemde reaksiyonun devam etmesi için uygun koşullar yaratırsak ve süre geçtikten sonra gaz karışımını analiz edersek, sonuçlar sistemin ne yapacağını gösterecektir. hem S03 - reaksiyon ürünü hem de başlangıç maddeleri - S02 ve O2 içerir. Kükürt oksit (+6) başlangıç maddesiyle aynı koşullar altına yerleştirilirse, o zaman bir kısmının oksijen ve kükürt okside (+4) ayrışacağını ve tüm miktarlar arasındaki nihai oranı bulmak mümkün olacaktır. üç madde, kükürt dioksit ve oksijen karışımından başlarken olduğu gibi aynı olacaktır.
Bu nedenle, kükürt dioksitin oksijen ile etkileşimi de tersinir kimyasal reaksiyon örneklerinden biridir ve denklem ile ifade edilir.
2SO 2 + O 2 "2SO 3
3) demirin hidroklorik asit ile etkileşimi şu denkleme göre gerçekleşir:
Fe + 2HCL ® FeCL 2 + H 2
Yeterli hidroklorik asit ile reaksiyon şu anda sona erecektir:
tüm demir kullanılır. Ek olarak, bu reaksiyonu ters yönde gerçekleştirmeye çalışırsanız - hidrojeni bir demir klorür çözeltisinden geçirmek için metalik demir ve hidroklorik asit çalışmaz - bu reaksiyon ters yönde gidemez. Bu nedenle, demirin hidroklorik asit ile etkileşimi geri döndürülemez bir reaksiyondur.
Bununla birlikte, teorik olarak herhangi bir tersinmez sürecin, belirli koşullar altında, yani tersinir olarak temsil edilebileceği akılda tutulmalıdır. Prensip olarak, tüm reaksiyonlar geri dönüşümlü olarak kabul edilebilir. Ancak çoğu zaman tepkilerden biri açıkça galip gelir. Bu, etkileşim ürünlerinin reaksiyon küresinden çıkarıldığı durumlarda olur: bir çökelti çökelir, bir gaz salınır, iyon değiştirme reaksiyonları sırasında pratik olarak ayrışmayan ürünler oluşur; veya başlangıç maddelerinin bariz bir şekilde fazla olması nedeniyle, tersi işlem fiilen bastırıldığında. Böylece, ters reaksiyon olasılığının doğal veya yapay olarak dışlanması, süreci neredeyse sona erdirmenizi sağlar.
Bu tür reaksiyonların örnekleri, sodyum klorürün çözelti içindeki gümüş nitrat ile etkileşimidir.
NaCL + AgNO 3 ® AgCl¯ + NaNO 3 ,
amonyak ile bakır bromür
CuBr2 + 4NH3®Br2,
hidroklorik asidin sodyum hidroksit çözeltisi ile nötrleştirilmesi
HCI + NaOH® NaCl + H20.
Bunların hepsi sadece örnek pratikte gümüş klorür biraz çözünür olduğundan ve karmaşık katyon 2+ kesinlikle kararlı olmadığından ve su çok küçük bir ölçüde de olsa ayrıştığından geri dönüşü olmayan işlemler.
