Phản ứng Thuận Nghịch Khái Niệm Cân Bằng Hóa Học ...

Phản ứng thuận nghịch là gì? Đây là một quá trình hóa học diễn ra theo hai hướng ngược nhau. Xem xét các đặc điểm chính của các phép biến đổi đó, cũng như các tham số đặc biệt của chúng.

Ý nghĩa của sự cân bằng là gì

Các phản ứng hóa học thuận nghịch không dẫn đến các sản phẩm cụ thể. Ví dụ, khi ôxít lưu huỳnh (4) bị ôxy hóa đồng thời với việc sản xuất ôxít lưu huỳnh (6), các thành phần ban đầu lại được hình thành.

Các quá trình bất thuận nghịch liên quan đến sự biến đổi hoàn toàn của các chất tương tác, một phản ứng như vậy đi kèm với việc tạo ra một hoặc nhiều sản phẩm phản ứng.

Phản ứng phân hủy là ví dụ về tương tác không thể đảo ngược. Ví dụ, khi đun nóng kali pemanganat, manganat kim loại, oxit mangan (4), được tạo thành, và khí oxy cũng được giải phóng.

Phản ứng thuận nghịch không có nghĩa là tạo ra kết tủa, giải phóng khí. Đây chính xác là sự khác biệt chính của nó so với tương tác không thể đảo ngược.

Cân bằng hóa học là trạng thái của một hệ tương tác trong đó có thể xảy ra thuận nghịch của một hoặc nhiều phản ứng hóa học, miễn là tốc độ của các quá trình là bằng nhau.

Nếu hệ ở trạng thái cân bằng động, không có sự thay đổi về nhiệt độ, nồng độ của thuốc thử, các thông số khác trong một khoảng thời gian nhất định.

Điều kiện chuyển dịch cân bằng

Cân bằng của một phản ứng thuận nghịch có thể được giải thích bằng cách sử dụng quy tắc Le Chatelier. Bản chất của nó nằm ở chỗ khi một tác động bên ngoài tác động lên một hệ lúc đầu đang ở trạng thái cân bằng động, phản ứng sẽ thay đổi theo hướng ngược lại với ảnh hưởng. Bất kỳ phản ứng thuận nghịch nào với sự trợ giúp của nguyên tắc này đều có thể chuyển dịch theo chiều thuận trong trường hợp có sự thay đổi về nhiệt độ, áp suất, cũng như nồng độ của các chất tương tác.

Nguyên tắc Le Chatelier "chỉ hoạt động" đối với thuốc thử ở thể khí, các chất rắn và lỏng không được tính đến. Có một mối quan hệ nghịch đảo giữa áp suất và thể tích, được xác định bởi phương trình Mendeleev-Clapeyron. Nếu thể tích của các thành phần ở thể khí ban đầu lớn hơn các sản phẩm phản ứng, thì để chuyển dịch cân bằng sang phải, điều quan trọng là phải tăng áp suất của hỗn hợp.

Ví dụ, trong quá trình biến đổi cacbon monoxit (2) thành cacbon đioxit, 2 mol cacbon monoxit và 1 mol oxi tham gia phản ứng. Điều này tạo ra 2 mol cacbon monoxit (4).

Nếu theo điều kiện của đề bài mà phản ứng thuận nghịch này chuyển dịch sang phải thì cần phải tăng áp suất.

Nồng độ của chất phản ứng cũng có ảnh hưởng đáng kể đến diễn biến của quá trình. Theo nguyên lý Le Chatelier, trong trường hợp tăng nồng độ của các thành phần ban đầu, trạng thái cân bằng của quá trình chuyển dịch theo hướng sản phẩm của tương tác giữa chúng.

Trong trường hợp này, sự giảm (rút khỏi hỗn hợp phản ứng) của sản phẩm tạo thành góp phần vào dòng chảy của quá trình trực tiếp.

Ngoài áp suất, nồng độ, sự thay đổi nhiệt độ cũng có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình phản ứng thuận hay nghịch. Khi đốt nóng hỗn hợp ban đầu, cân bằng chuyển dịch theo hướng thu nhiệt.

Ví dụ về phản ứng thuận nghịch

Xem xét trên một quá trình cụ thể các cách để chuyển trạng thái cân bằng theo hướng hình thành các sản phẩm phản ứng.

2CO + O 2 -2CO 2

Phản ứng này là một quá trình đồng nhất, vì tất cả các chất ở cùng một trạng thái (khí).

Có 3 khối lượng thành phần ở bên trái của phương trình, sau khi tương tác chỉ số này giảm đi, 2 khối lượng được hình thành. Để quá trình trực tiếp tiến hành, cần phải tăng áp suất của hỗn hợp phản ứng.

Cho rằng phản ứng tỏa nhiệt, hạ nhiệt độ để tạo ra khí cacbonic.

Cân bằng của quá trình sẽ chuyển dịch theo hướng tạo thành sản phẩm phản ứng với sự gia tăng nồng độ của một trong các chất ban đầu: oxy hoặc carbon monoxide.

Sự kết luận

Phản ứng thuận nghịch và không thể đảo ngược đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người. Các quá trình trao đổi chất xảy ra trong cơ thể chúng ta có liên quan đến sự thay đổi có hệ thống trong cân bằng hóa học. Trong sản xuất hóa học, các điều kiện tối ưu được sử dụng để hướng phản ứng đi đúng hướng.

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra đồng thời theo hai chiều ngược nhau.

Phản ứng thuận nghịch - phản ứng trong đó các chất đã lấy được chuyển hoàn toàn thành các sản phẩm phản ứng không phản ứng với nhau trong các điều kiện nhất định, ví dụ, sự phân hủy chất nổ, sự đốt cháy các hydrocacbon, sự hình thành các hợp chất phân ly thấp, kết tủa, hình thành các chất ở thể khí.

32. Cân bằng hóa học. Nguyên tắc của Le Chatelier.

Cân bằng hóa học là trạng thái của một hệ hóa học trong đó một hoặc nhiều phản ứng hóa học tiến hành thuận nghịch và tốc độ của từng cặp phản ứng thuận - nghịch bằng nhau. Đối với một hệ thống ở trạng thái cân bằng hóa học, nồng độ của thuốc thử, nhiệt độ và các thông số khác của hệ thống không thay đổi theo thời gian.

33. Nguyên tắc của Le Chatelier. Điều kiện để chuyển dịch cân bằng hoá học.

Nguyên lý của Le Chatelier: nếu một ảnh hưởng bên ngoài được tác động lên một hệ thống ở trạng thái cân bằng, thì trạng thái cân bằng chuyển dịch theo hướng làm suy yếu ảnh hưởng bên ngoài.

Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học:

1) nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng, cân bằng hóa học chuyển sang phản ứng thu nhiệt (hấp thụ), và khi nó giảm, hướng tới phản ứng tỏa nhiệt (cô lập).

CaCO 3 \ u003d CaO + CO 2 -Q t →, t ↓ ←

N 2 + 3H 2 ↔2NH 3 + Q t ←, t ↓ →

2) áp lực

Khi áp suất tăng, cân bằng hóa học chuyển dịch theo thể tích các chất nhỏ hơn, và khi giảm dần theo thể tích lớn hơn. Nguyên tắc này chỉ áp dụng cho khí, tức là nếu chất rắn tham gia phản ứng, chúng không được tính đến.

CaCO 3 \ u003d CaO + CO 2 P ←, P ↓ →

1mol = 1mol + 1mol

3) nồng độ của chất ban đầu và sản phẩm phản ứng

Với sự gia tăng nồng độ của một trong các chất ban đầu, cân bằng hóa học chuyển dịch theo hướng các sản phẩm phản ứng, và với sự giảm nồng độ của các sản phẩm phản ứng - đối với các chất ban đầu.

S 2 + 2O 2 \ u003d 2SO 2 [S], [O] →, ←

Chất xúc tác không ảnh hưởng đến sự chuyển dịch của cân bằng hóa học!

Kết thúc công việc -

Chủ đề này thuộc về:

Các khái niệm cơ bản của hóa học

Hóa học là khoa học về các chất và quy luật biến đổi của chúng, đối tượng nghiên cứu của hóa học là các nguyên tố hóa học và hợp chất của chúng, một nguyên tố hóa học, gọi loại nguyên tử .. định luật .. thứ tự các obitan chứa electron. ..

Nếu bạn cần tài liệu bổ sung về chủ đề này, hoặc bạn không tìm thấy những gì bạn đang tìm kiếm, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu của chúng tôi về các tác phẩm:

Chúng tôi sẽ làm gì với tài liệu nhận được:

Nếu tài liệu này hữu ích cho bạn, bạn có thể lưu nó vào trang của mình trên mạng xã hội:

tiếng riu ríu

Tất cả các chủ đề trong phần này:

Luật tương đương Các chất tương tác với nhau với lượng tỷ lệ thuận với lượng tương đương của chúng. m (a) / m (b) = E (a) / E (b). Một chất tương đương là một hạt thực hoặc có điều kiện của một chất tương đương với một ion

đám mây điện cực. Số lượng tử Đám mây điện tử là một mô hình trực quan phản ánh sự phân bố mật độ điện tử trong nguyên tử hoặc phân tử. Để mô tả hoạt động của một electron trong nguyên tử, người ta đưa ra các số lượng tử: chap.

Mô hình cơ lượng tử về cấu trúc của nguyên tử QMM dựa trên lý thuyết lượng tử của nguyên tử, theo đó điện tử có cả tính chất của hạt và tính chất của sóng. Nói cách khác, vị trí của một electron tại một điểm nhất định có thể

Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn D.I. Mendeleev Việc phát hiện ra Quy luật tuần hoàn của D.I. Mendeleev Định luật tuần hoàn được khám phá bởi D.I. Mendeleev khi đang làm bài tập trong sách giáo khoa "Các nguyên tắc cơ bản của Hóa học", khi gặp khó khăn

hợp chất vô cơ Axit là những chất hóa học phức tạp. hợp chất gồm ion H và một lượng dư axit. Chúng được chia thành một thành phần và nhiều thành phần, chứa oxy và không chứa oxy. Các cơ sở là

Muối và hóa chất của chúng. tính chất Muối là một loại hợp chất hóa học bao gồm các cation và anion. Tính chất hóa học được xác định bởi tính chất của các cation và anion tạo nên thành phần của chúng. Muối tương tác với

liên kết cộng hóa trị. Độ bão hòa và định hướng Liên kết cộng hóa trị là một chất hóa học giao tiếp giữa các nguyên tử, được thực hiện bởi các electron xã hội hóa. Kov. Liên kết là phân cực hoặc không phân cực. Cov không cực. kết nối n. trong phân tử mà mỗi hạt nhân nguyên tử với

Các quy định chính của lý thuyết VS. Sự lai ghép Các quy định chính của thuyết VS: A) liên kết hóa học giữa hai nguyên tử hình thành do sự xen phủ AO có hình. cặp điện tử. B) nguyên tử đi vào hóa chất. giao tiếp, trao đổi

liên kết hydro Liên kết hydro là một dạng liên kết giữa nguyên tử âm điện và nguyên tử hydro H liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử âm điện khác. Là nguyên tử âm điện, bạn có thể

Trái phiếu người nhận tài trợ. Hợp chất phức tạp Hình ảnh cơ chế. liên kết cộng hóa trị do hai electron của một nguyên tử (cho) và một obitan tự do của nguyên tử khác (nhận) gọi là. người nhận tài trợ. Hợp chất phức tạp là những hợp chất

hợp chất phức tạp. Liên kết hóa học trong một hợp chất phức tạp Hợp chất phức tạp là một chất hóa học có chứa các phần tử phức tạp. Chèm. liên kết-Trong các hợp chất phức hợp tinh thể với các phức chất tích điện, liên kết giữa các phức chất và trong

Sự phân ly của các hợp chất phức tạp. Hằng số ổn định của ion phức Sự phân ly của một hợp chất phức tạp tiến hành theo hai giai đoạn: a) Sự phân ly thành các ion phức và đơn giản với sự bảo toàn khối cầu bên trong của phức chất và b) sự phân ly của khối cầu bên trong, ổ.

Định luật đầu tiên của nhiệt động lực học. Luật Hess Đầu t / d thứ 1: trong một quá trình nào đó, độ biến thiên nội năng U của hệ bằng tổng nhiệt lượng đã truyền và công. ΔU = Q - W Nếu hệ thống ở

1 và 2 định luật nhiệt động lực học. Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học Công thức của định luật I về t / d: năng lượng không được tạo ra hoặc bị phá hủy mà chỉ truyền từ dạng này sang dạng khác theo một tỷ lệ tương đương. Công thức của định luật thứ hai của t / d: trong một hệ thống cô lập

Định luật Hess và những hệ quả từ nó Định luật Hess ': nhiệt của một phản ứng hoá học bằng tổng số nhiệt của một chuỗi phản ứng liên tiếp với các chất ban đầu và sản phẩm cuối cùng giống nhau. Các tính toán sử dụng các hệ quả của luật

Khái niệm về trạng thái tiêu chuẩn và sự hình thành nhiệt tiêu chuẩn. Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học Trạng thái chuẩn - trong nhiệt động lực học hóa học, các trạng thái được chấp nhận có điều kiện của các chất và thành phần riêng lẻ của dung dịch trong việc đánh giá các đại lượng nhiệt động lực học. dưới nhiệt tiêu chuẩn

Năng lượng miễn phí Gibbs. Hướng của một phản ứng hóa học Năng lượng tự do Gibbs (hay đơn giản là năng lượng Gibbs, hay thế năng Gibbs, hay thế nhiệt động theo nghĩa hẹp) là đại lượng biểu thị sự thay đổi năng lượng trong một phản ứng hóa học.

Tốc độ của một phản ứng hóa học. Quy luật của khối lượng hành động Động học hóa học là một nhánh của hóa học nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học và cơ chế của phản ứng hóa học. Tốc độ của một phản ứng hóa học là số lần va chạm thuận lợi

Phương trình Arrhenius. Khái niệm về năng lượng hoạt hóa lnk = lnA-Ea / 2.3RT Năng lượng kích hoạt là năng lượng tối thiểu mà các hạt phải có để tham gia vào một tương tác hóa học.

Chất xúc tác. Xúc tác đồng nhất và không đồng nhất Chất xúc tác - một chất làm thay đổi tốc độ của một phản ứng hóa học, nhưng không tham gia vào tương tác hóa học và được thải ra ngoài khi kết thúc phản ứng ở dạng tinh khiết. Quá trình tăng tốc phản ứng khi có mặt

Tính chất đối chiếu của các dung dịch Tính chất keo tụ của các dung dịch là những tính chất mà ở những điều kiện nhất định hóa ra ngang nhau và không phụ thuộc vào bản chất hóa học của chất tan; tính chất của dung dịch phụ thuộc

Các định luật của Raoult. Điểm sôi và điểm đóng băng của dung dịch Một hơi ở trạng thái cân bằng với một chất lỏng được gọi là bão hòa. Áp suất của hơi như vậy đối với dung môi nguyên chất (p0) được gọi là áp suất hoặc độ đàn hồi của hơi bão hòa của pa tinh khiết

Thẩm thấu và áp suất thẩm thấu Khuếch tán là quá trình xâm nhập lẫn nhau của các phân tử. Thẩm thấu là quá trình khuếch tán một chiều qua màng bán thấm của các phân tử dung môi về phía dung dịch có nồng độ cao hơn.

Sự hòa tan của chất khí trong chất lỏng. Luật Henry Độ tan của các chất bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp suất. Ảnh hưởng của chúng đến trạng thái cân bằng trong dung dịch tuân theo nguyên lý Le Chatelier. Sự hoà tan của các chất khí kèm theo: A) toả nhiệt

Độ và hằng số điện li. Luật nhân giống của Ostwald Sự điện li là sự phân li phân tử thành ion dưới tác dụng của các phân tử dung môi phân cực. E.d. ngụ ý về độ dẫn ion của dung dịch. Bằng cấp ed. - một giá trị bằng tỷ lệ

Sản phẩm ion của nước. Chỉ số hydro của môi trường Tích số ion của nước - một giá trị bằng tích số của các cation hydro và các ion hydroxit là một giá trị không đổi ở nhiệt độ nhất định (25 ° C) và bằng 10-14. kw =

Sự điện ly của nước. Chỉ số hydro của môi trường Nước là chất điện ly lưỡng tính yếu. Các phân tử nước vừa có thể góp vừa có thể thêm các cation H +. Là kết quả của sự tương tác giữa các phân tử trong dung dịch nước, luôn có và

Mức độ và hằng số thủy phân của các muối Mức độ thủy phân liên quan đến tỷ lệ của một phần của muối bị thủy phân với tổng nồng độ của các ion của nó trong dung dịch. Được ký hiệu là α (hoặc hhydr); α = (chydr

Hoạt độ và cường độ ion của các dung dịch. Mối quan hệ giữa hệ số hoạt độ và cường độ ion của dung dịch Hoạt độ của các thành phần của dung dịch là nồng độ hiệu dụng (biểu kiến) của các thành phần, có tính đến các tương tác khác nhau giữa chúng trong dung dịch. a = f * c Cường độ ion của dung dịch - thước đo cường độ

Khái niệm về thế điện cực Thế điện cực - hiệu điện thế giữa điện cực và chất điện phân tiếp xúc với nó (thường xảy ra nhất giữa kim loại và dung dịch điện phân). AI

Thế điện cực. Phương trình Nernst Thế điện cực - hiệu điện thế giữa điện cực và chất điện phân tiếp xúc với nó (thường xảy ra nhất giữa kim loại và dung dịch điện phân). Ghim

điện cực khí. Phương trình Nernst để tính điện thế của các điện cực khí Điện cực khí bao gồm vật dẫn loại 1 tiếp xúc đồng thời với chất khí và dung dịch có chứa các ion của chất khí này. Dây dẫn của loại thứ nhất phục vụ cho việc cung cấp và loại bỏ các điện tử và ngoài ra còn có

Tế bào Galvanic. Tính toán EMF của một tế bào điện TẾ BÀO GALVANIC - một nguồn dòng điện hóa học trong đó năng lượng điện được tạo ra do chuyển hóa trực tiếp năng lượng hóa học bằng phản ứng oxy hóa khử. Trong co

Nồng độ và phân cực điện hóa sự phân cực nồng độ. Sự thay đổi thế điện cực do sự thay đổi nồng độ của thuốc thử ở lớp gần điện cực trong quá trình dòng điện chạy qua được gọi là sự phân cực nồng độ. trong tôi

Sự điện phân. Định luật Faraday

Sự điện phân. sản lượng hiện tại. Điện phân với cực dương không hòa tan và hòa tan Sự điện phân là một quá trình vật lý và hóa học bao gồm sự giải phóng các thành phần của các chất hòa tan hoặc các chất khác trên điện cực, là kết quả của các phản ứng thứ cấp trên điện cực,

Các dạng ăn mòn chính. Phương pháp bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn Ăn mòn là quá trình phá hủy kim loại dưới tác động của các yếu tố môi trường điện hóa hoặc hóa học. Theo đó, hai loại ăn mòn được phân biệt, tùy thuộc vào phương pháp tương tác

ăn mòn hóa học. Tốc độ ăn mòn hóa học Ăn mòn hóa học - ăn mòn do tương tác của Me với chất khí khô hoặc chất lỏng không dẫn điện. Tốc độ ăn mòn hóa học phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Ăn mòn hiện tại lạc Dòng điện lạc hướng đến từ các thiết bị điện hoạt động trên dòng điện một chiều, xe điện, tàu điện ngầm, đường sắt điện, gây ra sự xuất hiện của một mảng trên các vật kim loại (dây cáp, đường ray).

Về mặt hóa học phản ứng không thể đảo ngược trong các điều kiện này, chúng đi gần hết, cho đến khi tiêu thụ hết một trong các chất tham gia phản ứng (NH4NO3 → 2H2O + N2O - không thu được nitrat từ H2O và N2O dẫn đến kết quả dương tính).

Về mặt hóa học phản ứng thuận nghịch chảy đồng thời trong các điều kiện cho trước cả theo chiều thuận và chiều ngược lại. Có ít phản ứng không thể đảo ngược hơn phản ứng thuận nghịch. Một ví dụ về phản ứng thuận nghịch là tương tác của hydro với iot.

Sau một thời gian, tốc độ hình thành HI sẽ bằng tốc độ phân hủy nó.

Nói cách khác, sẽ có một trạng thái cân bằng hóa học.

cân bằng hóa học gọi là trạng thái của hệ mà tốc độ tạo thành các sản phẩm phản ứng bằng tốc độ chuyển hóa chúng thành các chất phản ứng ban đầu.

Cân bằng hóa học là cân bằng động, nghĩa là, sự thiết lập của nó không có nghĩa là sự kết thúc của phản ứng.

Quy luật của khối lượng hành động:

Khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng tất cả các sản phẩm của phản ứng.

Quy luật của khối lượng hành động thiết lập tỷ lệ giữa khối lượng của các chất phản ứng trong các phản ứng hóa học ở trạng thái cân bằng, cũng như sự phụ thuộc của tốc độ của một phản ứng hóa học vào nồng độ của các chất ban đầu.

Các dấu hiệu của trạng thái cân bằng hóa học thực sự:

1. trạng thái của hệ thống không thay đổi trong thời gian mà không có các tác động bên ngoài;

2. trạng thái của hệ thống thay đổi dưới tác động của các tác động bên ngoài, bất kể chúng có thể nhỏ đến mức nào;

3. Trạng thái của hệ không phụ thuộc vào việc nó tiếp cận trạng thái cân bằng từ phía nào.

Ở trạng thái ổn định, tích của nồng độ của các sản phẩm phản ứng, chia cho tích của nồng độ của nguyên liệu ban đầu, theo lũy thừa bằng hệ số phân vị tương ứng, đối với một phản ứng nhất định ở nhiệt độ nhất định là một giá trị không đổi, được gọi là không đổi thế cân bằng.

Nồng độ của các chất phản ứng ở trạng thái cân bằng ổn định được gọi là nồng độ cân bằng.

Trong trường hợp phản ứng thuận nghịch dị thể, biểu thức Kc chỉ bao gồm nồng độ cân bằng của các chất ở thể khí và chất hòa tan. Vì vậy, cho phản ứng CaCO3 ↔ CaO + CO2

Trong điều kiện bên ngoài không đổi, vị trí cân bằng được duy trì trong một thời gian dài tùy ý. Khi điều kiện bên ngoài thay đổi, vị trí cân bằng có thể thay đổi. Sự thay đổi về nhiệt độ, nồng độ của thuốc thử (áp suất đối với các chất ở thể khí) dẫn đến sự vi phạm sự cân bằng của tốc độ phản ứng thuận và nghịch và do đó, làm mất cân bằng. Sau một thời gian, sự bình đẳng về tốc độ sẽ được khôi phục. Nhưng nồng độ cân bằng của các thuốc thử ở các điều kiện mới sẽ khác nhau. Sự chuyển của một hệ từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác được gọi là sự thay đổi hoặc sự thay đổi cân bằng . Cân bằng hóa học có thể được so sánh với vị trí của một chùm cân bằng. Cũng giống như nó thay đổi theo áp suất của chất tải lên một trong các cốc, cân bằng hóa học có thể chuyển dịch theo phản ứng thuận hoặc nghịch, tùy thuộc vào điều kiện của quá trình. Mỗi khi một trạng thái cân bằng mới được thiết lập, tương ứng với những điều kiện mới.

Giá trị số của hằng số thường thay đổi theo nhiệt độ. Ở nhiệt độ không đổi, giá trị Kc không phụ thuộc vào áp suất, thể tích, nồng độ của các chất.

Biết trị số của Kc, có thể tính được giá trị của nồng độ hoặc áp suất cân bằng của từng chất tham gia phản ứng.

Chiều hướng sự dịch chuyển vị trí cân bằng hóa học do kết quả của những thay đổi trong điều kiện bên ngoài được xác định Nguyên tắc của Le Chatelier:

Nếu một ảnh hưởng bên ngoài được tạo ra trên một hệ thống cân bằng, thì cân bằng chuyển dịch theo hướng chống lại ảnh hưởng này.

Sự hòa tan như một quá trình vật lý và hóa học. sự giải thoát. Giải quyết. Tính chất đặc biệt của nước làm dung môi. Hyđrat. Tinh thể hydrat. Khả năng hòa tan của các chất. Sự hòa tan các chất rắn, lỏng và khí. Ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất và bản chất của các chất đến độ tan. Phương pháp biểu thị thành phần của dung dịch: phần trăm khối lượng, nồng độ mol, nồng độ đương lượng và phần mol.

Có hai lý thuyết chính về giải pháp: vật lý và hóa học.

Lý thuyết vật lý của các giải phápđược đề xuất bởi những người đoạt giải Nobel người Hà Lan J. Van't Hoff (1885) và nhà hóa học vật lý người Thụy Điển S. Arrhenius (1883). Dung môi được coi là môi trường trơ ​​về mặt hóa học, trong đó các phần tử (phân tử, ion) của chất hòa tan được phân bố đồng đều. Giả thiết rằng không có tương tác giữa các phân tử, cả giữa các phần tử của chất tan và giữa các phân tử của dung môi và các phần tử của chất tan. Các phần tử của dung môi và chất tan phân bố đều trong thể tích dung dịch do hiện tượng khuếch tán. Sau đó, lý thuyết vật lý chỉ mô tả thỏa đáng bản chất của một nhóm nhỏ các dung dịch, được gọi là dung dịch lý tưởng, trong đó các phần tử của dung môi và chất tan không thực sự tương tác với nhau. Nhiều dung dịch khí là ví dụ về các dung dịch lý tưởng.

Lý thuyết hóa học (hoặc solvat hóa) về các giải pháp do D.I. Mendeleev (1887). Lần đầu tiên, trên một vật liệu thí nghiệm khổng lồ, ông đã chỉ ra rằng tương tác hóa học xảy ra giữa các phần tử của chất tan và các phân tử của dung môi, do đó các hợp chất không ổn định có thành phần thay đổi được hình thành, được gọi là solvat hóa hoặc hydrat hóa ( nếu dung môi là nước). DI. Mendeleev đã định nghĩa dung dịch là một hệ thống hóa học, trong đó tất cả các dạng tương tác đều gắn liền với bản chất hóa học của dung môi và chất hòa tan. Vai trò hàng đầu trong giáo dục giải quyết lực liên phân tử không bền và đóng vai trò liên kết hiđro.

Quá trình giải thể không thể được biểu diễn bằng một mô hình vật lý đơn giản, chẳng hạn như sự phân bố thống kê của một chất tan trong dung môi do kết quả của sự khuếch tán. Nó thường đi kèm với một hiệu ứng nhiệt và sự thay đổi thể tích của dung dịch, do sự phá hủy cấu trúc của chất tan và sự tương tác của các phần tử dung môi với các phần tử của chất tan. Cả hai quá trình này đều kèm theo hiệu ứng năng lượng. Để phá hủy cấu trúc của chất hòa tan, cần tiêu thụ năng lượng , trong khi sự tương tác của các phần tử của dung môi và chất tan giải phóng năng lượng. Tùy thuộc vào tỷ lệ của các hiệu ứng này, quá trình hòa tan có thể thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt.

Khi đồng sunfat được hòa tan, sự hiện diện của các hyđrat được phát hiện dễ dàng bằng sự thay đổi màu sắc: muối trắng khan, tan trong nước, tạo thành dung dịch màu xanh lam. Đôi khi nước hydrat hóa Nó liên kết mạnh với chất tan và khi nó được tách ra khỏi dung dịch, nó sẽ đi vào thành phần của các tinh thể của nó. Các chất kết tinh có chứa nước được gọi là hydrat kết tinh , và nước có trong cấu trúc của các tinh thể như vậy được gọi là nước kết tinh. Thành phần của hydrat kết tinh được xác định bởi công thức của chất, cho biết số phân tử nước kết tinh trên một phân tử của nó. Vì vậy, công thức của tinh thể đồng sunfat (đồng sunfat) CuSO4 × 5H2O. Việc duy trì đặc tính màu của các dung dịch tương ứng bằng các hyđrat kết tinh là bằng chứng trực tiếp về sự tồn tại của các phức hợp hyđrat tương tự trong các dung dịch. Màu sắc của hydrat kết tinh phụ thuộc vào số lượng phân tử nước kết tinh.

Có nhiều cách khác nhau để thể hiện thành phần của dung dịch.. Được sử dụng phổ biến nhất phần khối lượng tan, nồng độ mol và bình thường.

Nói chung, nồng độ có thể được biểu thị bằng số lượng hạt trên một đơn vị thể tích hoặc là tỷ số giữa số hạt của một loại nhất định với tổng số hạt trong dung dịch. Lượng chất tan và dung môi được đo bằng đơn vị khối lượng, thể tích hoặc mol. Nói chung là, nồng độ dung dịch - đây là lượng chất hòa tan trong một hệ ngưng tụ (hỗn hợp, hợp kim hoặc trong một thể tích dung dịch nhất định). Có nhiều cách khác nhau để thể hiện nồng độ của các dung dịch, mỗi cách trong số đó có một ứng dụng chủ yếu trong một lĩnh vực khoa học và công nghệ cụ thể. Thông thường, thành phần của dung dịch được biểu thị bằng cách sử dụng đại lượng không thứ nguyên (khối lượng và phân số mol) và đại lượng có thứ nguyên (nồng độ mol của một chất, nồng độ mol của một chất - đương lượng và mol).

Phần khối lượng- một giá trị bằng tỉ số giữa khối lượng của chất bị hòa tan (m1) với tổng khối lượng của dung dịch (m).

Chủ đề về Codifier: phản ứng thuận nghịch và không thuận nghịch. cân bằng hóa học. Chuyển dịch cân bằng hóa học dưới tác động của các yếu tố khác nhau.

Theo khả năng xảy ra phản ứng ngược, phản ứng hóa học được chia thành thuận nghịch và không thuận nghịch.

Phản ứng hóa học thuận nghịch là những phản ứng mà các sản phẩm của chúng có thể tương tác với nhau trong những điều kiện nhất định.

Ví dụ, tổng hợp amoniac là một phản ứng thuận nghịch:

N 2 + 3H 2 \ u003d 2NH 3

Quá trình tiến hành ở nhiệt độ cao, dưới áp suất và có mặt chất xúc tác (sắt). Các quá trình như vậy thường có thể đảo ngược.

phản ứng không thể đảo ngược là những phản ứng mà các sản phẩm của chúng không thể tương tác với nhau trong những điều kiện đã cho.

Ví dụ, phản ứng cháy hoặc phản ứng xảy ra với một vụ nổ - thông thường nhất, không thể đảo ngược. Đốt carbon thu được không thể thay đổi:

C + O 2 = CO 2

Thêm chi tiết về phân loại các phản ứng hóa học có thể được đọc.

Xác suất tương tác của sản phẩm phụ thuộc vào các điều kiện của quá trình.

Vì vậy, nếu hệ thống mở, I E. trao đổi cả vật chất và năng lượng với môi trường, khi đó các phản ứng hóa học trong đó, ví dụ, chất khí được hình thành, sẽ không thể đảo ngược.

Ví dụ , khi nung natri bicacbonat rắn:

2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

khí cacbonic được giải phóng và bay hơi từ vùng phản ứng. Do đó, một phản ứng như vậy sẽ không thể thay đổi theo các điều kiện.

Nếu chúng ta xem xét hệ thống đóng , cái mà không thể trao đổi vật chất với môi trường (ví dụ, một hộp kín, trong đó phản ứng xảy ra), khi đó khí cacbonic sẽ không thể thoát ra khỏi vùng phản ứng, và sẽ tương tác với nước và natri cacbonat, khi đó phản ứng sẽ thuận nghịch dưới những điều kiện này:

2NaHCO 3 ⇔ Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

Coi như phản ứng thuận nghịch. Để phản ứng thuận nghịch tiến hành theo sơ đồ:

aA + bB ⇔ cC + dD

Tốc độ của phản ứng trực tiếp theo quy luật tác dụng của khối lượng được xác định bằng biểu thức:

v 1 \ u003d k 1 C A a C B b

Tỷ lệ phản hồi:

v 2 \ u003d k 2 C C C C C D d

Đây k 1 và k2 lần lượt là hằng số tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch, C A, C B, C C, C D lần lượt là nồng độ của các chất A, B, C, D.

Nếu tại thời điểm ban đầu của phản ứng không có chất C và D trong hệ thì các hạt A và B chủ yếu va chạm và tương tác, và phản ứng chủ yếu xảy ra trực tiếp.

Dần dần, nồng độ của các hạt C và D cũng sẽ bắt đầu tăng lên, do đó, tốc độ của phản ứng ngược sẽ tăng lên. Ở một vài điểm Tốc độ của phản ứng thuận trở thành tốc độ của phản ứng nghịch. Trạng thái này được gọi là cân bằng hóa học .

Vì vậy, cân bằng hóa học là trạng thái của hệ thống trong đó tốc độ của phản ứng thuận và nghịch bằng nhau .

Vì tốc độ của phản ứng thuận và nghịch bằng nhau nên tốc độ tạo thành thuốc thử bằng tốc độ tiêu thụ chúng, và dòng điện nồng độ của các chất không thay đổi . Nồng độ như vậy được gọi là cân bằng .

Lưu ý rằng ở trạng thái cân bằng cả phản ứng thuận và nghịch đều diễn ra, nghĩa là, các chất phản ứng tương tác với nhau, nhưng các sản phẩm tương tác với nhau với tỷ lệ như nhau. Đồng thời, các yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng sự thay đổi cân bằng hóa học theo chiều này hay chiều khác. Do đó, cân bằng hóa học được gọi là di động, hoặc năng động .

Nghiên cứu trong lĩnh vực cân bằng chuyển động bắt đầu vào thế kỷ 19. Trong các bài viết của Henri Le Chatelier, cơ sở của lý thuyết đã được đặt ra, sau đó được nhà khoa học Karl Brown khái quát hóa. Nguyên tắc cân bằng chuyển động, hay nguyên tắc Le Chatelier-Brown, phát biểu:

Nếu hệ đang ở trạng thái cân bằng, bị tác động bởi một yếu tố bên ngoài làm thay đổi bất kỳ điều kiện cân bằng nào, thì các quá trình nhằm bù đắp tác động bên ngoài được tăng cường trong hệ.

Nói cách khác: Khi một ngoại lực tác dụng vào hệ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo hướng bù cho ngoại lực này.

Nguyên tắc này, rất quan trọng, hoạt động cho bất kỳ hiện tượng cân bằng nào (không chỉ phản ứng hóa học). Tuy nhiên, bây giờ chúng ta sẽ xem xét nó trong mối quan hệ với các tương tác hóa học. Trong trường hợp phản ứng hóa học, tác động bên ngoài dẫn đến sự thay đổi nồng độ cân bằng của các chất.

Ba yếu tố chính có thể ảnh hưởng đến phản ứng hóa học ở trạng thái cân bằng - nhiệt độ, áp suất và nồng độ của chất phản ứng hoặc sản phẩm.

1. Như bạn đã biết, phản ứng hóa học kèm theo hiệu ứng nhiệt. Nếu phản ứng trực tiếp xảy ra với sự tỏa nhiệt (tỏa nhiệt, hoặc + Q), thì phản ứng ngược lại tiến hành với sự hấp thụ nhiệt (thu nhiệt, hoặc -Q) và ngược lại. Nếu bạn nâng cao nhiệt độ trong hệ thống, cân bằng sẽ thay đổi để bù đắp cho sự gia tăng này. Hợp lý là với một phản ứng tỏa nhiệt, sự tăng nhiệt độ không thể được bù đắp. Do đó, khi nhiệt độ tăng, trạng thái cân bằng trong hệ chuyển dịch theo hướng hấp thụ nhiệt, tức là hướng tới các phản ứng thu nhiệt (-Q); với nhiệt độ giảm dần - theo chiều của phản ứng tỏa nhiệt (+ Q).

2. Trong trường hợp cân bằng phản ứng, khi có ít nhất một trong các chất ở pha khí thì cân bằng cũng bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự thay đổi sức ép trong hệ thống. Khi tăng áp suất, hệ thống hóa học cố gắng bù đắp hiệu ứng này, và tăng tốc độ của phản ứng, trong đó số lượng các chất ở thể khí giảm. Khi giảm áp suất, hệ tăng tốc độ của phản ứng, trong đó nhiều phân tử chất khí được tạo thành. Như vậy: với sự tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo hướng giảm số lượng phân tử khí, với sự giảm áp suất - theo hướng tăng số lượng phân tử khí.

Ghi chú! Hệ thống mà số lượng phân tử của chất khí và sản phẩm phản ứng là như nhau thì không bị ảnh hưởng bởi áp suất! Ngoài ra, sự thay đổi áp suất trên thực tế không ảnh hưởng đến cân bằng trong dung dịch, tức là trong các phản ứng không có khí.

3. Ngoài ra, trạng thái cân bằng trong các hệ thống hóa học bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi sự tập trung chất phản ứng và sản phẩm. Khi nồng độ của các chất phản ứng tăng lên, hệ thống sẽ cố gắng sử dụng hết chúng và tăng tốc độ của phản ứng thuận. Với sự giảm nồng độ của thuốc thử, hệ thống sẽ cố gắng tích lũy chúng, và tốc độ của phản ứng nghịch tăng lên. Với sự gia tăng nồng độ của các sản phẩm, hệ thống cũng cố gắng sử dụng hết chúng, và tăng tốc độ của phản ứng ngược. Với sự giảm nồng độ của các sản phẩm, hệ thống hóa học sẽ tăng tốc độ hình thành chúng, tức là tốc độ của phản ứng thuận.

Nếu trong một hệ thống hóa chất tốc độ của phản ứng thuận tăng đúng , hướng tới sự hình thành các sản phẩm và tiêu thụ thuốc thử . Nếu một tốc độ của phản ứng nghịch tăng, chúng tôi nói rằng sự cân bằng đã thay đổi Qua bên trái , hướng tới tiêu thụ thực phẩm và tăng nồng độ thuốc thử .

Ví dụ, trong phản ứng tổng hợp amoniac:

N 2 + 3H 2 \ u003d 2NH 3 + Q

sự gia tăng áp suất dẫn đến tăng tốc độ phản ứng, trong đó một số lượng nhỏ hơn các phân tử khí được tạo thành, tức là phản ứng trực tiếp (số phân tử khí tham gia phản ứng là 4, số phân tử khí trong các sản phẩm là 2). Khi áp suất tăng, cân bằng dịch chuyển sang phải, về phía các sản phẩm. Tại tăng nhiệt độ sự cân bằng sẽ thay đổi hướng tới một phản ứng thu nhiệt, I E. sang trái, về phía thuốc thử. Sự gia tăng nồng độ nitơ hoặc hydro sẽ chuyển trạng thái cân bằng theo hướng tiêu thụ chúng, tức là ở bên phải, về phía sản phẩm.

Chất xúc tác không ảnh hưởng đến sự cân bằng, bởi vì tăng tốc cả phản ứng thuận và nghịch.

có thể đảo ngược trong động học hóa học, những phản ứng như vậy được gọi là xảy ra đồng thời và độc lập theo hai hướng - thuận và nghịch, nhưng với tốc độ khác nhau. Đối với các phản ứng thuận nghịch, đặc điểm là sau một thời gian sau khi chúng bắt đầu, tốc độ của các phản ứng thuận và nghịch trở nên bằng nhau và trạng thái cân bằng hóa học được thiết lập.

Tất cả các phản ứng hóa học đều có thể thuận nghịch, nhưng trong những điều kiện nhất định, một số phản ứng có thể chỉ tiến hành theo một chiều cho đến khi các sản phẩm ban đầu gần như biến mất hoàn toàn. Những phản ứng như vậy được gọi là không thể thay đổi. Thông thường, các phản ứng là không thuận nghịch, trong đó ít nhất một sản phẩm phản ứng bị loại bỏ khỏi vùng phản ứng (trong trường hợp phản ứng trong dung dịch, nó tạo kết tủa hoặc giải phóng ở dạng khí), hoặc các phản ứng đi kèm với một lượng lớn dương tính. hiệu ứng nhiệt. Trong trường hợp phản ứng ion, phản ứng thực tế là không thể đảo ngược nếu nó dẫn đến sự hình thành một chất rất kém hòa tan hoặc phân ly nhẹ.

Khái niệm về tính thuận nghịch của phản ứng được xét ở đây không trùng với khái niệm về tính thuận nghịch nhiệt động. Một phản ứng thuận nghịch về mặt động học theo nghĩa nhiệt động học có thể tiến hành không thể đảo ngược. Để một phản ứng được gọi là thuận nghịch theo nghĩa nhiệt động lực học, tốc độ của quá trình trực tiếp phải khác rất ít với tốc độ của quá trình ngược lại, và do đó, toàn bộ quá trình phải tiến hành chậm vô cùng.

Trong hỗn hợp khí lý tưởng và trong dung dịch lỏng lý tưởng, tốc độ của các phản ứng đơn giản (một giai đoạn) tuân theo Luật hành động tập thể. Tốc độ của một phản ứng hóa học (1.1) được mô tả bằng phương trình (1.2), và trong trường hợp phản ứng trực tiếp, nó có thể được biểu diễn như sau:

trong đó là hằng số tốc độ của phản ứng trực tiếp.

Như thế này, tốc độ của phản ứng ngược là:

Do đó, ở trạng thái cân bằng:

Phương trình này biểu thị quy luật tác dụng của khối lượng đối với cân bằng hóa học trong hệ thống lý tưởng; K - c o n s t a n t a r a v n o v e s và i.

Hằng số phản ứng cho phép bạn tìm thành phần cân bằng của hỗn hợp phản ứng trong các điều kiện nhất định.

Quy luật tác dụng của khối lượng đối với tốc độ phản ứng có thể được giải thích như sau.

Để một phản ứng xảy ra, sự va chạm của các phân tử của các chất ban đầu là cần thiết, tức là các phân tử nên tiếp cận nhau ở một khoảng cách theo thứ tự của kích thước nguyên tử. Xác suất tìm thấy một số lượng nhỏ tại một thời điểm nhất định l phân tử chất L, m phân tử chất M, v.v. tỷ lệ với ....., do đó, số vụ va chạm trên một đơn vị thể tích trên một đơn vị thời gian tỷ lệ với giá trị này; điều này ngụ ý phương trình (1.4).