ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химическое равновесие из "Физическая и коллоидная химия" Можно создать такие условия, при которых вышеописанные реакции будут протекать в обратном направлении. Например, повысить давления ацетилена и водорода в первых двух реакциях, увеличить концентрацию нитрата калия в третьем случае. Следовательно, химические процессы обратимы в зависимости от условий они могут протекать в прямом или обратном направлениях и никогда не идут до конца, а идут лишь до установления химического равновесия в системе. Таким образом, на химические процессы распространяется действие всеобщего закона равновесия в природе, т. е. второго закона термодинамики. [c.131] Но выводы, предложенные Бертолле после изучения подобных явлений, не укладывались в рамки теоретических представлений того времени, вследствие чего великое открытие было отвергнуто и на долгие годы забыто. [c.131] Аналогичные результаты были получены в 1865 г. Н. Н. Бекетовым при исследовании процессов восстановления металлов из их оксидов водородом. [c.131] В 1867 г. норвежские ученые К. Гульдберг (1836—1902) и П. Вааге (1833— 1900) на основании изучения трудов Бертолле и тщательной экспериментальной проверки их достоверности предложили первое математическое описание влияния концентрации реагирующих веществ на выход продуктов реакции. Выводы, полученные ими, в окончательной форме в 1877 г. были высказаны голландским физико-химиком Я. X. Вант-Гоффом и общепризнаны под наименованием закона действия масс. [c.131] Термодинамическую оценку химическому равновесию дал в 1875—1878 гг. Гиббс в фундаментальном труде О равновесии гетерогенных веществ . [c.131] Выражение (11.79) в 1886 г.- было получено Вант-Гоффом и называется уравнением изотермы реакции. Позже выяс1шлось, что это уравнение было получено Гиббсом еще в 1876 г. [c.134] Уравнение изотермы реакции позволяет определять направление самопроизвольного течения химических процессов, ие прибегая для этого к эксперименту. Если ожидаемое изменение энергии Гиббса системы AG О, то рассматриваемое направление процесса при данных условиях несамопроизвольно. Если AG = О, то при данных условиях система находится в состоянии равновесия и никакие процессы в ней происходить не могут. П лишь в случае, когда AG О, процесс пойдет в рассматриваедюм направлении самопроизвольно. [c.134] Вопрос о способности веществ вступать в химическое взаимодействие обсуждался многими химиками разных времен. Считалось, что эта способность объясняется некоторой предрасположенностью веществ друг к другу — химическим сродство.м. [c.134] Одна из первых попыток количественной оценки этой способности — сопоставление тепловых эффектов реакций чем более экзотермична реакция, тем выше считалась реакционная способность взаимодействующих веществ. Однако вскоре были обнаружены эндотермические реакции, протекающие так же самопроизвольно, как и экзотермические. Но и это было не основным недостатком в решении поставленной задачи — была ошибочной сама формулировка вопроса. [c.135] Говоря о реакционной способности, необходимо было иметь в виду не только вещества, вступаюище в реакцию, а всю реагирующую систему в целом, включая как исходные вещества, так и продукты реакции. Иными словами, химическое сродство является характеристикой способности химической системы совершать определенный, конкретный химический процесс. [c.135] Это указывает на то, что ни при каких условиях полное расходование исходных веществ, т. е. протекание реакции до конца невозможно, так как это привело бы к возрастанию энергии Гиббса, что противоречит второму закону термодинамики. В такой ситуации будет самопроизвольно протекать обратная реакция — превращение продуктов реакции в исходные вещества. [c.136] Стандартное химическое сродство, как и изменение любой другой функции состояния (см. закон Гесса, разд. 11.14), может быть найдено из стандартных потенциалов образования компонентов реагирующей системы (подробнее см, в разд. 11.48). [c.136] В отсутствии газообразных компонентов в системе (жидкая или твердая система), а также при постоянстве числа моль газообразных компонентов системы (Лп = 0) константа равновесия не зависит от выбора единицы выражения состава системы . [c.138] Константа равновесия имеет большое теоретическое и практическое значение. Так, ее знание позволяет судить о практической возможности рассматриваемой реакции, а также о глубине ее протекания, т. е. о степени превращения вещества. Если Ка 1, то рассматриваемый процесс протекает со значительным выходом продуктов реакции. Если Ка 1. то выход продуктов реакции мал и такая реакция считается нетехнологичной, т. е. нерентабельной для технологического применения. [c.138] Знание константы равновесия позволяет определять и состав равновесной системы, что дает технологу возможность рассчитать выход продуктов реакции, вычислить коэффициент использования сырья и производить другие расчеты. [c.138] превратившегося в продукт реакции. Оба коэффициента выражаются в процентах. [c.139] Допустим, что в результате реакции концентрация водорода понизилась на X моль/м . Тогда, согласно стехиометрическому уравнению реакции, концентрация иода понизится также на х моль/м , а концентрация иодоводорода станет равной 2х моль/м . В результате в системе установятся равновесные концентрации компонентов, равные в моль/м для водорода —(0,05—дс) для иода — (0,1 — х) для иодоводорода — 2х. [c.139] Первое решение дсх не соответствует (противоречит) закону сохранения вещества концентрация водорода не может уменьшаться более, чем на 0,05 моль/м . Поэтому дальнейшие вычисления продолжаем с использованием решения х . [c.139] Все способы определения константы химического равновесия можно разделить на две группы. К одной из них относятся экспериментальные методы, в каждом конкретном случае имеющие свои особенности. Другая группа основана на теоретическом подходе, использующем термодинамические расчеты. [c.139] Вернуться к основной статье