Enciklopedija zaštite od požara

Ravnotežna konstantna ovisnost. Promjena kemijske ravnoteže. Le Chatelierov princip. Ravnotežni sastav smjese i smjer reakcije

Kemijska ravnoteža je stanje reverzibilne kemijske reakcije.

aA + b B = c C + d D,

u kojem s vremenom ne dolazi do promjene koncentracija reaktanata u reakcijskoj smjesi. Stanje kemijske ravnoteže karakterizira konstanta kemijske ravnoteže:

gdje C i- koncentracija komponenata u ravnoteža savršen spoj.

Konstanta ravnoteže također se može izraziti u smislu ravnotežnih molskih udjela X i komponente:

Za reakcije koje se odvijaju u plinskoj fazi, prikladno je izraziti konstantu ravnoteže u smislu ravnotežnih parcijalnih tlakova P i komponente:

Za idealne plinove P i = C i RT i P i = X i P, gdje P- ukupni tlak, dakle K P, K C i K X povezani su sljedećim odnosom:

K P = K C (RT) c + d - a - b = K X P c + d - a - b. (9.4)

Konstanta ravnoteže povezana je s r G o kemijska reakcija:

(9.5)

(9.6)

Promjena r G ili r F u kemijskoj reakciji pri zadanim (ne nužno i ravnotežnim) parcijalnim tlakovima P i ili koncentracije C i komponente se mogu izračunati jednadžbom izoterme kemijske reakcije (Van't Hoffove izoterme):

. (9.7)

. (9.8)

Prema Princip Le Chatelier, ako se vanjski utjecaj izvrši na sustav u ravnoteži, tada će se ravnoteža pomaknuti tako da se smanji učinak vanjskog utjecaja. Dakle, povećanje tlaka pomiče ravnotežu prema smanjenju broja molekula plina. Dodavanjem bilo koje reakcijske komponente u ravnotežnu smjesu ravnoteža se pomiče prema smanjenju količine ove komponente. Povećanje (ili smanjenje) temperature pomiče ravnotežu prema reakciji koja nastavlja s apsorpcijom (oslobađanjem) topline.

Ovisnost konstante ravnoteže o temperaturi kvantitativno je opisana jednadžbom izobare kemijske reakcije (Van't Hoff izobare)

(9.9)

i izohore kemijske reakcije (Van't Hoff izohore)

. (9.10)

Integracija jednadžbe (9.9) pod pretpostavkom da r H reakcija ne ovisi o temperaturi (što je točno u uskim temperaturnim rasponima), daje:

(9.11)

(9.12)

gdje C - konstanta integracije. Dakle, ovisnost ln K P od 1 /T mora biti linearna, a nagib ravne linije je - r H/R.

Integracija unutar K 1 , K 2, i T 1, T 2 daje:

(9.13)

(9.14)

Koristeći ovu jednadžbu, znajući konstante ravnoteže na dvije različite temperature, može se izračunati r H reakcije. Prema tome, znajući r H reakcije i konstante ravnoteže na jednoj temperaturi, možete izračunati konstantu ravnoteže na drugoj temperaturi.

PRIMJERI

CO (g) + 2H2 (g) = CH3OH (g)

na 500 K. f G o za CO (g) i CH3OH (g) pri 500 K su –155,41 kJ. mol –1 i –134,20 kJ. mol –1, respektivno.

Riješenje. Ići reakcije:

r G o= f G o(CH3OH) - f G o(CO) = –134,20 - (–155,41) = 21,21 kJ. mol –1.

= 6.09 10 –3 .

Primjer 9-2. Konstanta ravnoteže reakcije

jednako je K P = 1,64 10 –4 pri 400 o C. Koliki se ukupni tlak mora primijeniti na ekvimolarnu smjesu N 2 i H 2 da se 10% N 2 pretvori u NH 3? Plinovi se smatraju idealnim.

Riješenje. Neka reagira mol N 2. Zatim

N 2 (d) + 3H 2 (d) = 2NH 3 (g)
Početna količina 1 1
Ravnotežna količina 1– 1–3 2 (ukupno: 2–2)
Ravnotežni molarni udio:

Stoga, K X = i K P = K X. P –2 = .

Zamjenom = 0,1 u rezultirajuću formulu, imamo

1.64 10 –4 =, gdje P= 51,2 atm.

Primjer 9-3. Konstanta ravnoteže reakcije

CO (g) + 2H2 (g) = CH3OH (g)

na 500 K je K P = 6,09 10 –3. Reakcijska smjesa, koja se sastoji od 1 mola CO, 2 mola H 2 i 1 mola inertnog plina (N 2), zagrijana je na 500 K i ukupni tlak od 100 atm. Izračunajte sastav ravnotežne smjese.

Riješenje. Neka reagira mol CO. Zatim

CO (g) + 2H 2 (d) = CH3OH (g)
Originalni iznos: 1 2 0
Ravnotežni iznos: 1– 2–2
Ukupno u ravnotežnoj smjesi: 3–2 mola komponenti + 1 mol N 2 = 4–2 mola
Ravnotežni molarni udio

Stoga, K X = i K P = K X. P –2 = .

Dakle, 6,09 10 –3 = .

Rješavajući ovu jednadžbu, dobivamo = 0,732. Sukladno tome, molski udjeli tvari u ravnotežnoj smjesi su: = 0,288, = 0,106, = 0,212 i = 0,394.

Primjer 9-4. Za reakciju

N 2 (g) + 3H 2 (g) = 2NH 3 (g)

na 298 K. K P = 6,0 10 5, a f H o(NH 3) = –46,1 kJ. mol –1. Procijenite vrijednost konstante ravnoteže na 500 K.

Riješenje. Standardna molarna entalpija reakcije je

r H o= 2f H o(NH 3) = –92,2 kJ. mol –1.

Prema jednadžbi (9.14), =

Ln (6,0 105) + = –1,73, odakle K 2 = 0.18.

Imajte na umu da konstanta ravnoteže egzotermne reakcije opada s porastom temperature, što odgovara Le Chatelier principu.

ZADACI

  1. Pri 1273 K i ukupnom tlaku od 30 atm u ravnotežnoj smjesi
  2. CO 2 (g) + C (tv) = 2CO (g)

    sadrži 17% (po volumenu) CO 2. Koliko posto CO 2 će plin sadržavati pri ukupnom tlaku od 20 atm? Pod kojim će tlakom plin sadržavati 25% CO 2?

  3. Pri 2000 o C i ukupnom tlaku od 1 ATM, 2% vode se disocira na vodik i kisik. Izračunajte konstantu ravnoteže reakcije
  4. H2O (g) = H2 (g) + 1 / 2O2 (g) pod ovim uvjetima.

  5. Konstanta ravnoteže reakcije
  6. CO (g) + H20 (g) = CO 2 (g) + H2 (g)

    pri 500 o C jednako je K str= 5,5. Mješavina 1 mol CO i 5 mol H20 zagrijana je na ovu temperaturu. Izračunajte molarni udio H 2 O u ravnotežnoj smjesi.

  7. Konstanta ravnoteže reakcije
  8. N 2 O 4 (g) = 2NO 2 (g)

    na 25 o C je K str= 0,143. Izračunajte tlak koji će se uspostaviti u posudi od 1 litre u koju je 1 g N 2 O 4 stavljeno na ovu temperaturu.

  9. Posuda od 3 L koja sadrži 1,79 10 -2 mol I 2 zagrijana je na 973 K. Tlak u posudi u ravnotežnom položaju je 0,49 atm. Pretpostavimo da su plinovi idealni, izračunajte konstantu ravnoteže na 973 K za reakciju
  10. I 2 (g) = 2I (g).

  11. Za reakciju
  12. na 250 o C r G o = –2508 J mol –1. Pri kojem će ukupnom tlaku stupanj konverzije PCl 5 u PCl 3 i Cl2 pri 250 o C biti 30%?

  13. Za reakciju
  14. 2HI (g) = H 2 (g) + I 2 (g)

    konstanta ravnoteže K P = 1,83 10 –2 pri 698,6 K. Koliko grama HI nastaje kada se 10 g I 2 i 0,2 g H 2 zagrije na ovu temperaturu u posudi od tri litre? Koliki su parcijalni tlakovi H 2, I 2 i HI?

  15. Posuda od 1 L koja sadrži 0,341 mol PCl 5 i 0,233 mola N2 zagrijana je na 250 ° C. Utvrđeno je da je ukupni tlak u posudi u ravnoteži 29,33 atm. Pretpostavljajući da su svi plinovi idealni, izračunajte konstantu ravnoteže na 250 o C za reakciju koja se odvija u posudi
  16. PCl 5 (g) = PCl 3 (g) + Cl2 (g)

  17. Konstanta ravnoteže reakcije
  18. CO (g) + 2H2 (g) = CH3OH (g)

    na 500 K je K P = 6,09 10 –3. Izračunajte ukupni tlak potreban za proizvodnju metanola s iskorištenjem 90% kada se CO i H 2 uzmu u omjeru 1: 2.

  19. Na 25 o C f G o(NH 3) = –16,5 kJ. mol –1. Izračunati r G reakcije stvaranja NH 3 pri parcijalnim tlakovima N 2, H 2 i NH 3 jednakim 3 atm, 1 atm i 4 atm. U kojem će smjeru reakcija ići spontano u tim uvjetima?
  20. Egzotermna reakcija
  21. CO (g) + 2H2 (g) = CH3OH (g)

    je u ravnoteži pri 500 K i 10 bara. Ako su plinovi idealni, kako će sljedeći čimbenici utjecati na prinos metanola: T; b) povećanje P; c) dodavanje inertnog plina pri V.= const; d) dodavanje inertnog plina pri P= const; e) dodavanje H 2 at P= const?

  22. Konstanta ravnoteže plinsko-faze reakcije izomerizacije borneola (C 10 H 17 OH) u izoborneol iznosi 0,106 pri 503 K. Smjesa od 7,5 g borneola i 14,0 g izoborneola stavljena je u posudu od 5 L i držana na 503 K dok se ne postigne ravnoteža. Izračunajte molarne udjele i mase borneola i izoborneola u ravnotežnoj smjesi.
  23. Ravnoteža u reakciji
  24. 2NOCl (g) = 2NO (g) + Cl 2 (g)

    postavljen je na 227 ° C i ukupni tlak od 1,0 bara kada je parcijalni tlak NOCl 0,64 bara (u početku je bio prisutan samo NOCl). Izračunati r G o za reakciju. Pri kojem će ukupnom tlaku parcijalni tlak Cl 2 biti 0,10 bara?

  25. Izračunajte ukupni tlak koji će se primijeniti na smjesu od 3 dijela H 2 i 1 dijela N 2 da biste dobili ravnotežnu smjesu koja sadrži 10% NH3 po volumenu pri 400 o C. Ravnotežna konstanta za reakciju
  26. N 2 (g) + 3H 2 (g) = 2NH 3 (g)

    pri 400 o C jednako je K = 1.60 10 –4 .

  27. Na 250 ° C i ukupnom tlaku od 1 atm, PCl 5 se disocira 80% reakcijom
  28. PCl5 (g) = PCl3 (g) + Cl2 (g).

    Koliki će biti stupanj disocijacije PCl 5 ako se N2 doda sustavu tako da parcijalni tlak dušika iznosi 0,9 atm? Ukupni tlak održava se na 1 atm.

  29. Na 2000 ° C za reakciju
  30. N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g)

    K p = 2,5 10 –3. Ravnotežna smjesa N 2, O 2, NO i inertnog plina pri ukupnom tlaku od 1 bara sadrži 80% (v / v) N 2 i 16% O 2. Koliko je volumenskih postotaka NE? Koliki je parcijalni tlak inertnog plina?

  31. Izračunajte standardnu ​​entalpiju reakcije za koju je konstanta ravnoteže
    a) se povećava 2 puta, b) smanjuje se 2 puta kada se temperatura promijeni s 298 K na 308 K.
  32. Ovisnost konstante ravnoteže reakcije 2C 3 H 6 (g) = C 2 H 4 (g) + C 4 H 8 (g) o temperaturi između 300 K i 600 K opisana je jednadžbom

ln K = –1.04 –1088 /T +1.51 10 5 /T 2 .

konstanta (od latinskog constans, genus constantis - stalan, nepromijenjen), jedan je od objekata u određenoj teoriji, čije se značenje nalazi u okvirima te teorije (ili se, ponekad, uže razmatranje) uvijek smatra istim. K. suprotni su takvim objektima, čije se vrijednosti mijenjaju (same po sebi ili ovisno o promjeni vrijednosti drugih objekata). K. prisutnost pri izražavanju množine. odražava zakone prirode i društva. nepromjenjivost određenih aspekata stvarnosti, koja se očituje u prisutnosti obrazaca. Važna vrsta To. Je To., Pripada broj fizičkih. količine, kao što su duljina, vrijeme, sila, masa (na primjer, masa mirovanja elektrona) ili složenije veličine numerički izražene kroz odnos između ovih K. ili njihovih moći, poput volumena, brzine, rada itd. .NS. (na primjer, ubrzanje gravitacije na površini Zemlje). Oni iz K. ove vrste, do-raži, smatraju se u moderno doba. fizika (u okvirima odgovarajućih teorija) koja ima značaj za cijeli promatrani dio Svemira, tzv. svjetski (ili univerzalni) K.; primjeri takvih K. su brzina svjetlosti u praznini, Planckova kvantna konstanta (to jest veličina takozvanog kvanta djelovanja), gravitacijska konstanta itd. Znanost je skrenula pozornost na veliku važnost svjetske K. u 1920 -ih i 1930 -ih. 20. stoljeće Istodobno su ih neki strani znanstvenici (engleski fizičar i astronom A. Eddington, njemački fizičar Heisenberg, austrijski fizičar A. Markh i drugi) pokušali dati idealistima. tumačenje. Tako je Eddington u sustavu svjetskog kapitalizma vidio jednu od manifestacija neovisne države. postojanje idealnog matematičkog. oblici koji izražavaju sklad prirode i njenih zakona. Zapravo, univerzalni K. ne odražavaju imaginarno i neovisni su. budući da su (izvan stvari i znanja) naznačenih oblika i (obično matematički izraženi) temeljni zakoni objektivne stvarnosti, osobito zakoni povezani sa strukturom materije. Duboka dijalektika. značenje svijeta K. otkriva se u činjenici da su neki od njih (Planckova kvantna konstanta, brzina svjetlosti u praznini) svojevrsna ljestvica koja razgraničava različite klase procesa koji se odvijaju na bitno različite načine; istodobno, takvi K. ukazuju na prisutnost definicije. veze između pojava ovih klasa. Dakle, povezanost zakona klasike. a relativistička mehanika (vidi Teoriju relativnosti) može se ustanoviti razmatranjem tako ograničavajućeg prijelaza jednadžbi gibanja relativističke mehanike u jednadžbe gibanja klasične. mehanike, koja je povezana s idealizacijom, koja se sastoji u odbacivanju ideje o brzini svjetlosti u praznini kao konačnom K. i u razumijevanju brzine svjetlosti kao beskonačno velike; pod drugom idealizacijom, koja se sastoji u tome da se kvant djelovanja razmatra kao beskonačno mala veličina, jednadžbe kretanja kvantne teorije prelaze u jednadžbe kretanja klasične. mehaniku itd. Osim ovih najvažnijih K., određenih čisto fizički i pojavljuju se u formulacijama mnogih DOS -a. zakoni prirode, široko se koriste na istom mjestu i takvi, čisto matematički definirani, K., kao brojevi 0; 1; ? (omjer opsega prema promjeru); e (baza prirodnih logaritama); Eulerova konstanta i drugi. Jednako se često koriste K., to-raž su rezultati poznatih matematičkih. operacije na naznačenom C. No, što je teže izraziti često korišteni C. u smislu jednostavnijeg C. (ili takvih najjednostavnijih C. kao 0 i 1) i dobro poznatih operacija, to je njegovo sudjelovanje neovisnije. formuliranje tih zakona i odnosa u to-rykh se događa, češće se za to uvode posebni. označiti, izračunati ili izmjeriti što je točnije moguće. Neke od veličina pojavljuju se sporadično i K. su samo u okviru razmatranja određenog problema, a mogu čak ovisiti i o izboru uvjeta (vrijednosti parametara) problema, postajući K. tek kad su ti uvjeti su fiksni. Takvi K. često se označavaju slovima C ili K (bez povezivanja ovih oznaka jednom zauvijek s istim K.) ili jednostavno napišu da je takva i takva vrijednost = const. A. Kuznjecov, I. Ljahov. Moskva. U onim slučajevima kada u matematici ili logici ulogu predmetnih objekata imaju funkcije, K. se nazivaju takvim, čija vrijednost ne ovisi o vrijednostima argumenata tih funkcija. Na primjer, K. je razlika x - x kao funkcija x, budući da za sve (numeričke) vrijednosti varijable x, vrijednost funkcije x - x je isti broj 0. Primjer funkcije Booleove algebre koja je K. je A / A (smatra se funkcijom " varijabla "A), budući da za sve moguće vrijednosti svog argumenta A, ima (u okvirima obične, klasične algebre logike) istu vrijednost 1 (koju karakterizira uvjetno identificirano logičko značenje "istina"). Primjer složenije K. iz algebre logike je funkcija (AB? BA). U nekim slučajevima, funkcija čija je vrijednost konstantna poistovjećuje se sa samom tom vrijednošću. U ovom slučaju značenje funkcije pojavljuje se već kao K. (točnije, kao funkcija koja je K.). Sve odabrane abecedne varijable (na primjer, A, B, x, y itd.) Mogu se smatrati argumentima ove funkcije, budući da svejedno ne ovisi o njima. U drugim slučajevima ne vrši se takva identifikacija funkcije koja je K. sa svojom vrijednošću, t.j. razlikovati takva dva K., od kojih jedan ima varijablu među svojim argumentima, što drugi nema. To omogućuje, na primjer, definiranje funkcije kao njezine tablice, a također pojednostavljuje shemu. definiranje određenih operacija nad funkcijama. Uz takve K., čije su vrijednosti brojevi (možda imenovani) ili su karakterizirani brojevima, postoje i drugi K. Na primjer, u skupovima teorije važan K. je prirodni niz N, t.j. skup svih cijelih brojeva nije negativan. brojevima. Vrijednost funkcije koja je K. također može biti objekt bilo koje prirode. Na primjer, uzimajući u obzir funkcije takve varijable A, čije su vrijednosti podskup prirodnog niza, može se definirati takva funkcija, čija će vrijednost za sve vrijednosti varijable A biti skup sve proste brojeve. Osim fizičkih. količine i funkcije u ulozi takvih objekata, od kojih su neki K., često (osobito u logici i semantici) razmatraju znakove i njihove kombinacije: riječi, rečenice, pojmove, formule itd. i kao značenje njih, čija se značenja posebno ne spominju, njihova semantička značenja (ako ih ima). Istodobno se otkrivaju novi K. Dakle, u aritmetici. izraz (izraz) 2 + 3–2 K. ispada da nisu samo brojevi 2 i 3 i rezultati operacija na njima, već i znakovi + i -, čije su vrijednosti operacije zbrajanja i oduzimanje. Ti su znakovi, K. u okvirima teorijskog. razmatranje obične školske aritmetike i algebre, prestaju biti K., kad odemo na šire područje moderne. algebra ili logika, gdje znak + u nekim slučajevima ima značenje operacije uobičajenog zbrajanja brojeva, u drugim slučajevima (na primjer, u algebri logike) - mod zbrajanja 2 ili Booleov zbroj, u drugim slučajevima - druga operacija . Međutim, u užim razmatranjima (na primjer, pri izgradnji specifičnog algebarskog ili logičkog sustava), vrijednosti predznaka operacija su fiksne i ti znakovi, za razliku od znakova varijabli, postaju K. Dodjela logičkog. K. ima posebnu ulogu u primjeni na predmete iz prirode. Jezik. U ulozi logičkog. K. na ruskom. jezik su, na primjer, takvi veznici kao što su "i", "ili" itd., takve mjerljive riječi kao "svi", "svi", "postoji", "neki" itd., takvi povezujući glagoli, kao "jest "," bit "," je "itd., kao i složenije fraze poput" ako ... tada "," ako i samo ako "," postoji samo "," ono što "," takvo da "," je ekvivalentno tome ", itd. Odabirom je logično. K. u prirodi. jezik je diskrecija prema istovjetnosti njihove uloge u velikom broju slučajeva zaključivanja ili drugog zaključivanja, što omogućuje kombiniranje ovih slučajeva u jednu ili drugu jedinstvenu shemu (logičko pravilo), u kojoj se osim istaknutih nalaze i drugi objekti zamijenjene odgovarajućim varijablama. Što je manji broj shema moguće obuhvatiti sve razmatrane slučajeve zaključivanja, što su te sheme jednostavnije i što smo više zajamčeni protiv mogućnosti pogrešnog zaključivanja prema njima, to je opravdaniji izbor logičkih koji se pojavljuju u ovim shemama. DO. A. Kuznjecov. Moskva. Lit.: Eddington?., Prostor, vrijeme i gravitacija, prev. s engleskog., O., 1923; Jeans D., Svemir oko nas, prev. s engleskog, L.–M., 1932; Rođen M., Tajanstveni broj 137, u zbirci: Uspekhi fiz. Znanosti, vol. 16, br. 6, 1936; Heisenberg V., Filos. problemi atomske fizike, M., 1953; njega, Otkriće Plancka i DOS -a. Filos. pitanja doktrine atoma, "Pitanja. Filozofija", 1958., br. 11; njegov, Fizika i filozofija, M., 1963; Sub. Umjetnost. po prostirci. logike i njezine primjene na određena pitanja kibernetike, u knjizi: Tr. prostirka. in-that, t. 51, M., 1958 .; Kuznetsov IV, Što je ispravno, a što pogrešno Werner Heisenberg, "Pitanja. Filozofija", 1958., br. 11; Uspenski V.?., Predavanja o izračunatim funkcijama, M., 1960 .; Kay, J. i Labi, T., Tablice fizike. i kem. trajna, traka. s engleskog, 2. izd., M., 1962; A. G. Kurosh, Predavanja o općoj algebri, M., 1962; Svidersky V.I., O dijalektici elemenata i strukture u objektivnom svijetu i u znanju, M., 1962., pogl. 3; ? ddington A. St., Novi putevi u znanosti, Camb., 1935; njegov, Teorija relativnosti protona i elektrona, L., 1936; njegova, Filozofija fizikalne znanosti, N. Y. - Camb., 1939 .; Louis de Broglie, physicien et penseur, P.,; Ožujka?., Die physikalische Erkenntnis und ihre Grenzen, 2. aufl., Braunschweig, 1960. godine.

Iz Wikipedije, besplatne enciklopedije

Konstanta ravnoteže- vrijednost koja za datu kemijsku reakciju određuje omjer između termodinamičkih aktivnosti (ili, ovisno o reakcijskim uvjetima, parcijalnih tlakova, koncentracija ili utrošenosti) početnih tvari i proizvoda u stanju kemijske ravnoteže (u skladu sa zakonom učinkovite mase). Poznavajući konstantu ravnoteže reakcije, može se izračunati ravnotežni sastav reakcijske smjese, maksimalni prinos produkata i odrediti smjer reakcije.

Načini izražavanja konstanti ravnoteže

K_p = \ prod p_i ^ ((\ nu) _i)

Na primjer, za reakciju oksidacije ugljičnog monoksida:

2CO + O 2 = 2CO 2

konstanta ravnoteže može se izračunati pomoću jednadžbe:

K_p = \ frac (p_ (CO_2) ^ 2) (p_ (CO) ^ 2 \ cdot p_ (O_2)) K_p = K_x P ^ (\ Delta n)

gdje Δn- promjena broja molova tvari tijekom reakcije. Jasno je da K x ovisi o pritisku. Ako je broj molova produkata reakcije jednak broju molova početnih tvari ( \ Delta n = 0), zatim K_p = K_x.

Standardna konstanta ravnoteže

Standardna konstanta ravnoteže reakcije u smjesi idealnih plinova (kada su početni parcijalni tlakovi sudionika reakcije jednaki njihovim vrijednostima u standardnom stanju p_i ^ 0= 0,1013 MPa ili 1 atm) može se izračunati izrazom:

K ^ 0 = \ prod (\ tilda (p_i)) ^ (v_i) gdje \ tilda (p_i)- relativni parcijalni tlak komponenti, \ tilda (p_i) = p_i / p_i ^ 0.

Standardna konstanta ravnoteže je bezdimenzionalna veličina. Ona je povezana s K str omjer:

K_p = K ^ 0 (p_i ^ 0) ^ (\ Delta n)

Vidi se da ako p_i ^ 0 izraženo u atmosferama, dakle (p_i ^ 0) ^ (\ Delta n) = 1 i K_p = K ^ 0.

Za reakciju u mješavini stvarnih plinova u standardnom početnom stanju, smatra se da je djelomično fugiranje plinova jednako njihovim parcijalnim tlakovima f_i ^ 0 = p_i ^ 0= 0,1013 MPa ili 1 atm. K f spojen sa K 0 omjer:

K_f = K ^ 0 (\ gama_i p_i ^ 0) ^ (\ Delta n) gdje γ i je koeficijent fugiranja i-tog stvarnog plina u smjesi.

Konstanta ravnoteže reakcija u heterogenim sustavima

FeO t + CO g = Fe t + CO 2g

konstanta ravnoteže (pod uvjetom da je plinska faza idealna) ima oblik:

K_p = \ frac (p_ (CO_2)) (p_ (CO))

Termodinamički opis ravnoteže

Uz oznaku P za omjer aktivnosti tvari u proizvoljnom trenutku reakcije t ("koeficijent reakcije")

Q_r = \ frac (\ left \ (S_t \ right \) ^ \ sigma \ left \ (T_t \ right \) ^ \ tau) (\ left \ (A_t \ right \) ^ \ alpha \ left \ (B_t \ right \) ^ \ beta) = \ frac (\ prod a_ (j (t)) ^ (\ nu_j)) (\ prod a_ (i (t)) ^ (\ nu_i)) = \ prod a_ (n (t) ) ^ (\ nu_n)(oznaka za reakciju ispod; posljednja jednakost zapisana je u zapisu da se stehiometrijski koeficijent uzima sa znakom "+" za proizvode i sa "-" znakom za početne materijale)

u kemijskoj termodinamici koristi se oznaka K ekv za omjer ravnotežnih aktivnosti tvari istog oblika

K_ (eq) = \ frac ([S] ^ \ sigma [T] ^ \ tau) ([A] ^ \ alpha [B] ^ \ beta) = \ frac (\ prod a_ (j (t = \ infty) ) ^ (\ nu_j)) (\ prod a_ (i (t = \ infty)) ^ (\ nu_i)) = \ prod a_ (n (t = \ infty)) ^ (\ nu_n)(odnosno omjer aktivnosti u ovom trenutku t = \ infty, u trenutku ravnoteže). Slijedi termodinamički opis kemijske ravnoteže i odnosa K ekv sa standardnom Gibbsovom energijom procesa.

U sustavu u kojem se odvija kemijska reakcija

\ alpha A + \ beta B \ rightleftharpoon \ sigma S + \ tau T

ravnoteža se može opisati uvjetom

\ lijevo (\ frac (dG) (d \ xi) \ right) _ (T, p) = 0 gdje \ xi postoji kemijska varijabla

ili, isti uvjet ravnoteže može se napisati pomoću kemijskih potencijala kao

\ alpha \ mu_A + \ beta \ mu_B = \ sigma \ mu_S + \ tau \ mu_T

gdje su kemijski potencijali

\ mu_A = \ mu_ (A) ^ (\ ominus) + RT \ ln \ (A \) ovdje (A) je, strogo govoreći, aktivnost reagensa A; pod pretpostavkama o idealnim plinovima, oni se mogu zamijeniti pritiscima; za stvarne plinove, oni se mogu zamijeniti fugazitetom; pod pretpostavkom da je rješenje u skladu s Henryjevim zakonom, može se zamijeniti molskim udjelima, a pod pretpostavkom da otopina poštuje Raoultov zakon, djelomičnim pritiscima; jer se sustav u ravnoteži može zamijeniti ravnotežnom molarnom koncentracijom ili ravnotežnom aktivnošću. \ Delta _ (r) G ^ (o) = -RT \ ln K_ (eq)

Ravnotežni sastav smjese i smjer reakcije

Gore spomenuti "koeficijent reakcije" P(drugi nazivi koji se nalaze u literaturi - \ Omega ili \ pi, "produkt reakcije")

Q_r = \ prod a_ (n (t)) ^ (\ nu_n)

odražava omjer trenutnih aktivnosti svih sudionika u reakciji i može se koristiti za određivanje smjera reakcije u trenutku za koji je poznat Q

Ako je u trenutku t koeficijent Q> K, tada su trenutne aktivnosti proizvoda veće od ravnotežnih, pa bi se trebale smanjiti do trenutka kada se uspostavi ravnoteža, odnosno u trenutku kada se odvija suprotna reakcija ; Ako je Q = K, tada je stanje ravnoteže postignuto i brzine reakcija naprijed i natrag su jednake; Ako je Q< K, то v_ (1)> v _ (- 1)

Koristeći količinu Q_r jednadžba je napisana izoterme kemijske reakcije

\ Delta G_ (p, T) = RT \ ln Q_ (r) - RT \ ln K_ (eq) = RT \ ln \ frac (Q_ (r)) (K_ (eq)) = \ sum \ nu_ (i) \ mu_ (i)

Gdje \ nu- stehiometrijski koeficijenti (za proizvode - sa znakom "+", za početne tvari - sa znakom " -"; isto kao u izrazima za Q i K), i \ mu- kemijski potencijali i standardna Gibbsova energija i standardna konstanta su

\ Delta G_ (p, T) ^ (o) = - RT \ ln K_ (eq) ^ (o) = \ zbroj \ nu_ (i) \ mu_ (i) ^ (o)

Gdje \ mu ^ (o)- standardni kemijski potencijali

Jednadžba izoterme pokazuje kako je veličina Q povezana s promjenom slobodne energije reakcije:

Na P> K za izravnu reakciju \ Delta G> 0, to je \ zbroj \ nu_ (j) \ mu_ (j) za produkte izravne reakcije, više nego za početne tvari - to znači da je izravna reakcija zabranjena (što znači da obrnuto nije zabranjeno); na Q = K za izravnu reakciju \ Delta G = 0, to jest, reakcija je dostigla stanje ravnoteže; na P< K za izravnu reakciju \ Delta G< 0, odnosno dopuštena je ova spontana pojava ove reakcije

Količina K_ (ekv.) po definiciji ima smisla samo za stanje ravnoteže, odnosno za stanje s \ frac (v_ (1)) (v _ (- 1)) = 1 i \ Delta G_r = 0... Količina K_ (ekv.) ne govori ništa o brzinama reakcije, ali opisuje sastav sustava u stanju ravnoteže.

Ako je K >> 1, tada u sustavu prevladavaju produkti (izravne) reakcije.Ako je K<< 1, то в системе преобладают исходные вещества (продукты обратной реакции)

Standardna stanja

Standardna Gibbsova energija reakcije u plinskoj smjesi je Gibbsova energija reakcije pri standardnim parcijalnim tlakovima svih komponenata jednaka 0,1013 MPa (1 atm). Standardna Gibbsova energija reakcije u otopini je Gibbsova energija u standardnom stanju otopine, koja se uzima kao hipotetski otopina sa svojstvima izrazito razrijeđene otopine, ali s koncentracijom svih reagensa jednakom jedinici. Za čistu tvar i tekućinu standardna Gibbsova energija podudara se s Gibbsovom energijom stvaranja tih tvari. Vrijednost standardne Gibbsove energije reakcije može se koristiti za približnu procjenu termodinamičke mogućnosti da se reakcija odvija u određenom smjeru, ako se početni uvjeti ne razlikuju mnogo od standardnih. Osim toga, usporedbom vrijednosti standardne Gibbsove energije nekoliko reakcija, mogu se odabrati one koje su poželjnije, za koje \ Delta G ^ 0_T ima najveći modul negativan veličinu.

Kinetički opis

Za reverzibilnu kemijsku reakciju konstanta ravnoteže K ekv mogu se izraziti kroz konstante brzine reakcija naprijed i natrag. Razmotrimo elementarnu reverzibilnu kemijsku reakciju prvog reda

\ mathrm (A) \ rightleftarrows \ mathrm (B)

Po definiciji, ravnoteža je dana uvjetom v_ (1) = v _ (- 1), odnosno jednakost stopa reakcija naprijed i natrag.

U skladu sa zakonom mase na djelu v = k (\ prod) (a_j) ^ (n_j)

Gdje k je konstanta brzine odgovarajuće reakcije, i (a_j) ^ (n_j)- ravnotežne aktivnosti reaktanata ove reakcije, podignute na moći jednake njihovim stehiometrijskim koeficijentima

uvjet ravnoteže može se zapisati u obliku

1 = \ frac (v_ (1)) (v _ (- 1)) = \ frac (k_ (1) (\ prod) (a_A) ^ (n_A)) (k _ (- 1) (\ prod) ( a_B) ^ (n_B))

1 = \ frac (k_ (1)) (k _ (- 1)) \ cdot \ frac (\ prod (a_A) ^ (n_A)) (\ prod (a_B) ^ (n_B)) = \ frac (k_ ( 1)) (k _ (- 1)) \ cdot \ lijevo (K_ (eq) \ desno) ^ (- 1)

(vidi termodinamički opis konstante ravnoteže), što je moguće samo ako

K_ (eq) = \ frac (k_ (1)) (k _ (- 1))

Ovaj važan odnos pruža jednu od "dodirnih točaka" kemijske kinetike i kemijske termodinamike.

Višestruke ravnoteže

U slučaju kada se u sustavu odjednom uspostavi nekoliko ravnoteža (to jest, nekoliko se procesa odvija istodobno ili uzastopno), svaki od njih može se okarakterizirati vlastitom konstantom ravnoteže, iz koje je moguće izraziti opću konstantu ravnoteže za cijeli skup procesa. Ovu situaciju možete razmotriti na primjeru postupne disocijacije dvobazne kiseline H 2 A. Njegova vodena otopina sadržavat će čestice (solvatirane) H +, H 2 A, HA - i A 2-. Proces disocijacije odvija se u dvije faze:

H_2A \ desnalijeva žlica HA ^ - + H ^ +: K_1 = \ frac () () HA ^ - \ rightleftharpoon A ^ (2-) + H ^ +: K_2 = \ frac () ()

K 1 i K 2 - konstante prve i druge faze disocijacije. Oni se mogu koristiti za izražavanje "potpune" konstante ravnoteže za proces potpune disocijacije:

H_2A \ desna lijeva žlica A ^ (2-) + 2H ^ +: K_ (1 + 2) = \ frakcija ( ^ 2) () = K_1K_2

Drugi primjer višestruke ravnoteže je analiza složenog sustava sediment / topljiva. Recimo da postoji ravnoteža

AgI_ (2) ^ - (aq) \ desnalijeva žlica AgI (čvrsta) + I ^ - (aq)

Reakcija se može predstaviti u obliku dvije uzastopne ravnoteže - ravnoteže razgradnje složenog iona na njegove sastavne ione, koju karakterizira "konstanta nestabilnosti" (recipročna vrijednost "konstante stabilnosti" β):

AgI_ (2) ^ - (aq) \ desna lijeva harpuna Ag ^ + (aq) + 2I ^ - (aq): K_1 = \ frac (\ alpha_ (Ag ^ +) \ alpha_ (I ^ -) ^ 2) (\ alpha_ (AgI_ (2) ^ -)) = \ beta ^ ( - 1)

i ravnoteža prijelaza iona iz volumena otapala u kristalnu rešetku

Ag ^ + (aq) + I ^ - (aq) \ desna lijeva žlica AgI (čvrsta): K_2 = \ frac (\ alpha_ (AgI)) (\ alpha_ (Ag ^ +) \ alpha_ (I ^ -))

uzimajući u obzir činjenicu da se za krute tvari aktivnost uzima jednaka 1 , a u razrijeđenim otopinama aktivnosti se mogu zamijeniti molarnim koncentracijama, dobivamo

K_2 = \ frac (\ alpha_ (AgI)) (\ alpha_ (Ag ^ +) \ alpha_ (I ^ -)) = \ frac (1) () = \ frac (1) (K_ (sp))

Tada će ukupna ravnoteža biti opisana konstantom

AgI_ (2) ^ - (aq) \ desna lijeva žlica AgI (čvrsta) + I ^ - (aq): K = \ frac (\ alpha_ (AgI) \ alpha_ (I ^ -)) (\ alpha_ (AgI_ (2) ^ -)) = K_ (1) \ cdot K_ (2) = \ frac (1) (\ beta \ cdot K_ (sp))

A vrijednost ove konstante bit će uvjet za prevladavanje složenog spoja ili krute soli u ravnotežnoj smjesi: kao gore, ako je K<< 1, то в равновесной смеси большая часть ионов связана в комплексное соединение, если K >> 1, tada je u stanju ravnoteže u sustavu većina iona vezana u kristalnoj fazi.

Konstanta ravnoteže u odnosu na temperaturu

Ovisnost konstante ravnotežne reakcije o temperaturi može se opisati jednadžbom izobare kemijske reakcije (Van't Hoffova izobara):

d \ ln K_p = \ frac (\ Delta H) (RT ^ 2) dT

Metode proračuna konstante ravnoteže

Metode izračuna za određivanje konstante ravnoteže reakcije obično se svode na izračunavanje na ovaj ili onaj način standardne promjene Gibbsove energije tijekom reakcije ( ΔG 0), a zatim pomoću formule:

\ Delta G ^ 0 = -RT \ ln K ^ 0, gdje R je univerzalna plinska konstanta.

Treba zapamtiti da je Gibbsova energija funkcija stanja sustava, odnosno da ne ovisi o putu procesa, o reakcijskom mehanizmu, već je određena samo početnim i završnim stanjem sustava . Stoga, ako izravno utvrđivanje ili izračun ΔG 0 zbog nekih reakcija, iz nekog razloga, teške, možete odabrati takve srednje reakcije za koje ΔG 0 poznata ili se može lako odrediti, a čiji će zbroj dati razmatranu reakciju (vidi Hessov zakon). Konkretno, reakcije reakcije stvaranja spojeva iz elemenata često se koriste kao takve intermedijarne reakcije.

Proračun entropije promjene Gibbsove energije i konstante ravnoteže reakcije

Metoda proračuna entropije ΔG reakcija je jedna od najčešćih i najprikladnijih. Temelji se na omjeru:

\ Delta G_T = \ Delta H_T - T \ Delta S_T

odnosno za standard Gibbsove promjene energije:

\ Delta G_T ^ 0 = \ Delta H_T ^ 0 - T \ Delta S_T ^ 0

Ovdje ΔH 0 pri konstantnom tlaku i temperaturi jednak je toplinskom učinku reakcije, čije su metode proračuna i eksperimentalnog određivanja poznate - vidi, na primjer, Kirchhoffovu jednadžbu:

\ Delta H_T ^ 0 = \ Delta H_ (298) ^ 0 + \ int_ (298) ^ T \ Delta C_pdT

Promjenu entropije potrebno je postići tijekom reakcije. Ovaj se zadatak može riješiti na nekoliko načina, na primjer:

  • Prema toplinskim podacima - na temelju Nernstovog toplinskog teorema i korištenjem podataka o temperaturnoj ovisnosti toplinskog kapaciteta sudionika reakcije. Na primjer, za tvari koje su u čvrstom stanju u normalnim uvjetima:
S_ (298) = S_0 + \ int_0 ^ T \ razlom (C_ (p (sol))) (T) dT gdje je S 0 = 0 (Planckov postulat), a zatim, S_ (298) = \ int_0 ^ T \ frac (C_ (p (sol))) (T) dT... (ovdje je indeks sol iz engleskog solid, "solid"). Pri određenoj temperaturi T: S_T ^ 0 = S_ (298) ^ 0 + \ int_ (298) ^ T \ frac (C_ (p (sol))) (T) dT Za tekuće ili plinovite tvari pri normalnoj temperaturi ili općenito za tvari u temperaturnom rasponu od 0 (ili 298) do T koje prolaze fazni prijelaz, treba uzeti u obzir promjenu entropije povezane s tim faznim prijelazom. S_ (298) ^ 0 = A \ ln M + B gdje su A i B tablične konstante ovisno o vrsti spoja koji se razmatra, M je molekularna težina.

Dakle, ako je poznato \ Delta H_ (298) ^ 0, \ Delta S_ (298) ^ 0 i temperaturne ovisnosti toplinskog kapaciteta, \ Delta G_T ^ 0 može se izračunati po formuli:

\ Delta G_T ^ 0 = \ Delta H_ (298) ^ 0-T \ Delta S_ (298) ^ 0 + \ int_ (298) ^ T \ Delta C_pdT-T \ int_ (298) ^ T \ Delta C_p \ frac ( dT) (T)

Donekle pojednostavljena verzija ove formule dobivena je razmatranjem zbroja toplinskih kapaciteta tvari neovisnih o temperaturi i jednakih zbroju toplinskih kapaciteta pri 298 K:

\ Delta G_T ^ 0 = \ Delta H_ (298) ^ 0 -T \ Delta S_ (298) ^ 0 + \ Delta C_ (p ~ 298) (T -298) -T \ ln \ frac (T) (298)

A još pojednostavljeni izračun provodi se izjednačavanjem zbroja toplinskih kapaciteta s nulom:

\ Delta G_T ^ 0 = \ Delta H_ (298) ^ 0-T \ Delta S_ (298) ^ 0

Prijenos iz \ Delta G_T ^ 0 do konstante ravnoteže provodi se prema gornjoj formuli.

Proračun konstante ravnoteže metodama statističke termodinamike

Eksperimentalno određivanje konstante ravnoteže

vidi također

Napišite osvrt na članak "Konstanta ravnoteže"

Bilješke (uredi)

Književnost

  • Kireev V.A. Praktične metode proračuna u termodinamici kemijskih reakcija. - 2. izd. - M., 1975. (zbornik).
  • Zhorov Yu.M. Termodinamika kemijskih procesa. - M., 1985. (monografija).

Izvadak koji karakterizira konstantu ravnoteže

I, riješivši se mladića koji nije znao živjeti, vratila se svojoj domaćici u kuću i nastavila slušati i pomno gledati, spremna pružiti pomoć u trenutku kada je razgovor oslabio. Baš kao što vlasnik predionice, smjestivši radnike na njihova mjesta, prolazi ustanovom, primjećujući nepomičnost ili neobičan, škripav, preglasan zvuk vretena, žureći, zadržavajući ga ili pokrećući ga u odgovarajućem smjeru , pa je Anna Pavlovna, hodajući po svojoj dnevnoj sobi, prišla ušutkanom ili krugu koji je previše govorio i jednom riječju ili pokretom ponovno pokrenula uniforman, pristojan govorni stroj. No među tim brigama sve se vidjelo u njoj, poseban strah za Pierrea. Zabrinuto ga je pogledala kad je otišao gore poslušati što se govori o Mortemaru i otišla u drugi krug, gdje je opat razgovarao. Za Pierrea, odgajanog u inozemstvu, ova večer Ane Pavlovne bila je prva koju je vidio u Rusiji. Znao je da je ovdje okupljena čitava inteligencija Sankt Peterburga, a oči su mu se zavrtjele poput djeteta u trgovini igračaka. I dalje se bojao propustiti pametne razgovore koje bi mogao čuti. Gledajući samouvjerene i ljupke izraze lica okupljenih ovdje, stalno je očekivao nešto posebno pametno. Konačno je prišao Moriju. Razgovor mu se učinio zanimljivim, te je stao, čekajući priliku da izrazi svoja razmišljanja, kako se to sviđa mladim ljudima.

Počela je večer Ane Pavlovne. Vretena s različitih strana ravnomjerno i neprestano stvarala su buku. Osim ma tante, kraj koje je sjedila samo jedna starija gospođa sa suzama, mršavog lica, pomalo čudnija u ovom briljantnom društvu, društvo je bilo podijeljeno u tri kruga. U jednom, muževnijem, središte je bio opat; u drugoj, mladoj, prelijepoj princezi Heleni, kćeri princa Vasilija, i lijepoj, rumenoj, u mladosti previše punačkoj, maloj princezi Bolkonskoj. U trećem Mortemar i Anna Pavlovna.
Vikont je bio zgodan mladić, s nježnim crtama lica i metodama, koji se očito smatrao slavnom osobom, ali se, zbog lijepog ponašanja, skromno prepustio da ga koristi društvo u kojem se našao. Anna Pavlovna ih je, očito, počastila svojim gostima. Kao što dobar maître d'hotel služi kao nešto nadnaravno lijepo onaj komad govedine koji ne želite pojesti ako ga vidite u prljavoj kuhinji, tako je večeras Anna Pavlovna svojim gostima poslužila prvo vikonta, a zatim opat, kao nešto nadnaravno profinjeno. U Mortemarovu su krugu odmah počeli razgovarati o ubojstvu vojvode od Enghiena. Vikont je rekao da je vojvoda od Enghiena umro od svoje velikodušnosti, te da postoje posebni razlozi za Bonaparteov bijes.
- Ah! vojoni. Contez nous cela, vicomte, [Recite nam to, vikont,] - rekla je Anna Pavlovna, sretno osjećajući kako ova fraza odgovara a la Louis XV [u stilu Luja XV], - contez nous cela, vicomte.
Vikont se poslušno naklonio i pristojno se nasmiješio. Anna Pavlovna napravila je krug oko vikonta i pozvala sve da poslušaju njegovu priču.
- Le vicomte a ete personnellement connu de monseigneur, [vikont je osobno bio upoznat s vojvodom,] Anna Pavlovna je šapnula jednom. "Le vicomte est un parfait conteur", rekla je drugom. "Comme on voit l" homme de la bonne compagnie [Kao što sada vidite čovjeka dobrog društva] ", rekla je trećoj, a vikont je poslužen društvu u najelegantnijem i za njega najpovoljnijem svjetlu, poput pečenja govedina na vrućem jelu posutom začinskim biljem.
Vikont se spremao započeti svoju priču i tanko se nasmiješio.
- Dođi ovamo, chere Helene, [draga Helene,] - rekla je Anna Pavlovna lijepoj princezi, koja je sjedila podalje, čineći središte drugog kruga.
Princeza Helene se nasmiješila; ustala je s istim nepromjenjivim osmijehom savršeno lijepe žene s kojom je ušla u salon. Pomalo šuškajući sa svojim bijelim ogrtačem za dvoranu, ošišanim bršljanom i mahovinom, i blistajući s bjelinom ramena, sjajem kose i dijamanata, hodala je između rastavljenih muškaraca i ravno, ne gledajući nikoga, ali nasmijana svima i kao ako je milostivo dao svima pravo da se dive ljepoti svog kampa, punih ramena, vrlo otvorenih, po tadašnjoj modi, prsa i leđa, i kao da sa sobom donosi sjaj lopte, popela se do Ane Pavlovne . Helene je bila toliko dobra da u njoj ne samo da nije bilo ni sjene koketstva, već se, naprotiv, činilo da se srami svoje nedvojbene i prejake i pobjedonosno glumačke ljepote. Činilo se da želi i nije mogla umanjiti učinak svoje ljepote. Quelle belle personne! [Kakva ljepota!] - govorili su svi koji su je vidjeli.
Kao da je pogođen nečim izvanrednim, vikont je slegnuo ramenima i spustio oči dok je ona sjela ispred njega i obasjala ga istim nepromenljivim osmijehom.
- Madame, je crains pour mes moyens devant un pareil auditoire, [doista se bojim za svoje sposobnosti pred takvom publikom], rekao je, pognuvši glavu sa smiješkom.
Princeza je naslonila otvorenu, punu ruku na stol i nije našla za potrebno ništa reći. Čekala je smiješeći se. Tijekom cijele priče sjedila je uspravno, bacajući pogled s vremena na vrijeme na svoju punu, lijepu ruku, koja je mijenjala oblik od pritiska na stol, sada još ljepše škrinje, na kojoj je popravljala dijamantnu ogrlicu; Nekoliko je puta popravljala nabore haljine i, kad je priča ostavila dojam, osvrnula se na Anu Pavlovnu i odmah poprimila isti izraz koji je bio na licu dame, a zatim se opet smirila u blistavom osmijehu. Nakon Helene, mala princeza također je prošla sa stola za čaj.
"Attendez moi, je vais prendre mon ouvrage, [Čekaj, ja ću uzeti svoj posao,]" rekla je. - Voyons, a quoi pensez vous? - obratila se knezu Hipolitu: - apportez moi mon podsmijeh. [O čemu razmišljaš? Donesite mi mrežicu.]
Princeza, smiješeći se i razgovarajući sa svima, odjednom je napravila preslagivanje i, sjedeći, veselo se oporavila.
"Sad sam dobro", rekla je i, zamolivši da počne, krenula na posao.
Princ Hippolyte ponio joj je mrežicu, prišao joj i, privukavši joj stolac, sjeo kraj nje.
Le charmant Hippolyte zadivio je svojom izvanrednom sličnošću sa svojom lijepom sestrom, a još više jer je, unatoč sličnosti, bio izrazito budalast. Crte lica bile su mu iste kao i sestrine, ali u potonjem je sve bilo obasjano veselim, samozadovoljnim, mladim, nepromjenjivim osmijehom života i izvanrednom, starinskom ljepotom tijela; kod mog brata, s druge strane, isto lice bilo je zamagljeno idiotizmom i uvijek je izražavalo samouvjerenu mrzovoljnost, a tijelo je bilo mršavo i slabo. Oči, nos, usta - činilo se da se sve skupilo u jednu nejasnu i dosadnu grimasu, a ruke i noge uvijek su zauzimale neprirodan položaj.
"Ce n" est pas une histoire de revenants? [Nije li ovo priča o duhovima?], Rekao je, sjedajući pokraj princeze i žurno prilagođavajući svoju lornjetu očima, kao da bez ovog instrumenta ne može početi govoriti .
- Mais non, mon cher, [Nikako,] - rekao je iznenađeni pripovjedač slegnuvši ramenima.
- C "est que je deteste les histoires de revenants, [Činjenica je da mrzim priče o duhovima,] - rekao je tonom koji je bio očit, - rekao je ove riječi, a onda je shvatio da one misle.
Zbog samopouzdanja s kojim je govorio, nitko nije mogao razumjeti je li to što je rekao vrlo pametno ili vrlo glupo. Bio je u tamnozelenom fraku, u pantalonama boje cuisse de nymphe effrayee, [bedra uplašene nimfe], kako je sam rekao, u čarapama i cipelama.
Vicomte [vikont] vrlo je lijepo ispričao o anegdoti koja je tada kružila da je vojvoda od Enghiena potajno otputovao u Pariz na sastanak s m lle Georgeom [Mademoiselle Georges] i da je tamo upoznao Bonapartea, koji je također uživao naklonosti slavne glumice, i da je tamo, susrećući se s vojvodom, Napoleon slučajno pao u nesvjesticu kojoj je bio izložen, te je bio na milost i nemilost vojvodi, što vojvoda nije iskoristio, ali da je Bonaparte naknadno za tu velikodušnost i osvetio smrt vojvode.
Priča je bila jako slatka i zanimljiva, posebno na mjestu gdje se suparnici odjednom prepoznaju, a dame su izgledale uzbuđene.
- Charmant, [Šarmantno] - rekla je Anna Pavlovna, upitno gledajući malu princezu.
"Charmant", šapnula je mala princeza, zabadajući iglu u svoj rad, kao da želi signalizirati da je interes i šarm priče spriječavaju u nastavku rada.
Vikont je cijenio ovu prešutnu pohvalu i, zahvalno se nasmiješivši, nastavio; no u to je vrijeme Anna Pavlovna, koja je još uvijek gledala mladića koji je bio užasan za nju, primijetila da previše vruće i glasno razgovara s opatom i požurila je pomoći opasnom mjestu. Doista, Pierre je uspio započeti razgovor s opatom o političkoj ravnoteži, a opat, očito zainteresiran za mladićev nevini žar, pred njim je razvio svoju omiljenu ideju. Oboje su slušali i govorili previše živahno i prirodno, a to se Anni Pavlovni nije sviđalo.
"Lijek je europska ravnoteža i droit des gens [međunarodno pravo]", rekao je opat. - Vrijedi jedna moćna država poput Rusije, proslavljena zbog barbarstva, postati nezainteresirano na čelu saveza čiji je cilj uravnotežiti Europu - i spasit će svijet!
- Kako nalazite takvu ravnotežu? - započeo je Pierre; ali u tom je trenutku prišla Anna Pavlovna i, strogo pogledavši Pierrea, upitala Talijana kako podnosi lokalnu klimu. Talijanovo se lice odjednom promijenilo i poprimilo uvredljiv hinjeni slatki izraz, koji mu je, očito, bio poznat u razgovoru sa ženama.
"Toliko sam fasciniran zadovoljstvima uma i obrazovanjem društva, posebno žena, u koje sam imao sreću biti prihvaćen, da još nisam imao vremena razmišljati o klimi", rekao je.
Ne ispuštajući opata i Pierrea, Anna Pavlovna ih je, radi lakšeg promatranja, pridružila općem krugu.

U to je vrijeme u dnevnu sobu ušlo novo lice. Novo lice bio je mladi princ Andrei Bolkonsky, suprug male princeze. Princ Bolkonski bio je niskog rasta, vrlo zgodan mladić sa određenim i suhim crtama lica. Sve na njegovoj figuri, od umornog, dosadnog pogleda do tihog, odmjerenog koraka, predstavljalo je najoštriji kontrast s njegovom malom, živahnom suprugom. Očigledno, svi oni koji su bili u dnevnoj sobi nisu mu bili samo poznati, već mu je bio toliko dosadan da mu je bilo jako dosadno gledati ih i slušati. Od svih lica koja su mu dosadila, činilo se da mu je lice njegove lijepe žene najviše dosadilo. S grimasom koja mu je pokvarila lijepo lice, okrenuo se od nje. Poljubio je ruku Anu Pavlovnu i, žmireći, pogledao oko sebe po cijelom društvu.
- Vous vous enrolez pour la guerre, mon prinče? [Idete li u rat, kneže?] - rekla je Anna Pavlovna.
"Le general Koutouzoff", rekao je Bolkonsky, udarajući posljednji slog zoff poput Francuza, "bien voulu de moi pour aide de camp ... [general Kutuzov želi da mu budem ađutant.]
- Et Lise, votre femme? [A Lisa, vaša žena?]
- Otići će u selo.
- Kako vam nije grijeh što ste nas lišili svoje ljupke žene?
- Andre, [Andrei,] - rekla je njegova žena, obraćajući se mužu istim koketnim tonom kojim se obraćala strancima, - kakvu nam je priču vikont ispričao o m lle Georgesu i Bonaparti!
Princ Andrija je zatvorio oči i okrenuo se. Pierre, od trenutka kad je princ Andrew ušao u salon, nije skidao radosne, prijateljske oči, prišao mu je i uhvatio ga za ruku. Princ Andrew, ne osvrćući se, nabora lice u grimasu, izražavajući ljutnju prema onome tko mu dodirne ruku, ali ugledavši Pierreovo nasmiješeno lice, nasmiješi se neočekivano ljubaznim i ugodnim osmijehom.
- Tako je! ... A ti si u velikom svijetu! Rekao je Pierreu.
- Znao sam da ćeš biti, - odgovorio je Pierre. "Doći ću na večeru s vama", tiho je dodao, kako ne bi ometao vikonta, koji je nastavio svoju priču. - Limenka?
"Ne, ne možeš", rekao je princ Andrei smijući se, stisnuvši ruku dajući Pierreu do znanja da nema potrebe ovo pitati.
Htio je reći još nešto, ali u to je vrijeme knez Vasilij ustao sa svojom kćerkom, a ustala su i dva mladića kako bi im dala put.
"Oprostite, dragi moj vikont", rekao je princ Vasilij Francuzu, nježno ga povukavši za rukav do stolca kako ne bi ustao. „Ovaj nesretni odmor kod glasnika lišava me užitka i prekida vas. Žao mi je što napuštam vašu prekrasnu večer ”, rekao je Ani Pavlovni.
Njegova kći, princeza Helene, lagano držeći nabore haljine, prošetala je između stolica, a osmijeh joj je još jače zasjao na lijepom licu. Pierre je gotovo preplašenim, oduševljenim očima gledao ovu ljepoticu dok je prolazila pored njega.
"Vrlo dobro", rekao je princ Andrew.
"Vrlo", rekao je Pierre.
U prolazu je princ Vasilij uhvatio Pierrea za ruku i okrenuo se prema Ani Pavlovni.
"Formirajte ovog medvjeda za mene", rekao je. - Ovdje živi sa mnom mjesec dana, a prvi put ga vidim na svjetlu. Mladiću ništa nije toliko potrebno kao društvo pametnih žena.

Anna Pavlovna se nasmiješila i obećala da će se pobrinuti za Pierrea, koji je, znala je, bio rođak oca princa Vasilija. Starija gospođa, koja je prethodno sjedila s ma tanteom, žurno je ustala i u hodniku pretekla kneza Vasilija. S lica joj je nestao sav pretvarani interes. Njeno ljubazno, suzama umrljano lice izražavalo je samo zabrinutost i strah.
- Što mi govorite, kneže, o mom Borisu? - rekla je sustigavši ​​ga u hodniku. (Ime Boris izgovorila je s posebnim naglaskom na o). - Ne mogu duže ostati u Petersburgu. Reci mi, kakve vijesti mogu donijeti svom siromašnom dječaku?
Unatoč činjenici da je princ Vasilij nevoljko i gotovo neuljudno slušao stariju gospođu pa čak i pokazao nestrpljenje, ona mu se nježno i dirljivo nasmiješila i, kako ne bi otišao, uhvatila ga je za ruku.
"Da trebate reći riječ suverenu, a on će biti izravno prebačen u stražu", upitala je.
- Vjerujte, učinit ću sve što mogu, princezo, - odgovorio je knez Vasilije, - ali teško mi je pitati suverena; Savjetovao bih vam da se obratite Rumyantsevu, preko kneza Golitsyna: to bi bilo pametnije.
Starija gospođa nosila je ime princeze Drubetske, jedno od najboljih prezimena u Rusiji, ali bila je siromašna, odavno je otišla iz svijeta i izgubila svoje bivše veze. Sada je došla nabaviti smještaj u straži za svog sina jedinca. Tek tada, kako bi vidjela kneza Vasilija, predstavila se i došla na večer kod Ane Pavlovne, tek je tada poslušala povijest vikonta. Uplašile su se riječi kneza Vasilija; jednom je to lijepo lice izražavalo gorčinu, ali to je trajalo samo minutu. Ponovno se nasmiješila i čvršće uhvatila kneza Vasilija za ruku.
„Slušaj, kneže“, rekla je, „nikad te nisam pitala, nikad neću pitati, nikad te nisam podsjetila na prijateljstvo mog oca s tobom. Ali sada, zaklinjem te Bogom, učini to za svog sina i smatrat ću te dobročiniteljem ”, dodala je žurno. - Ne, niste ljuti, ali obećavate mi. Pitao sam Golitsyna, on je odbio. Soyez le bon enfant que vous avez ete, [Budi ljubazan momak kakav si bio], rekla je pokušavajući se nasmiješiti, dok su joj suze bile u očima.
"Tata, zakasnit ćemo", rekla je princeza Helene, koja je čekala pred vratima, okrenuvši svoju prekrasnu glavu na starinska ramena.
Ali utjecaj u svijetu je kapital koji se mora zaštititi kako ne bi nestao. Knez Vasilij je to znao i, jednom shvativši da, ako počne tražiti sve koji ga pitaju, uskoro neće moći sam tražiti, rijetko je koristio svoj utjecaj. U aferi princeze Drubetske, međutim, nakon njezina novog poziva, osjetio je nešto poput prijekora savjesti. Podsjetila ga je na istinu: prve korake u službi dugovao je njezinu ocu. Osim toga, na njezinim je prijemima vidio da je ona jedna od onih žena, osobito majki, koje, jednom kad su uzele nešto u glavu, neće zaostajati sve dok im se želje ne ispune, a inače su bile spremne za svakodnevno, svakominutno uznemiravanje pa čak i na pozornici. Ovo posljednje razmatranje ga je potreslo.
“Chere Anna Mikhailovna,” rekao je sa svojom uobičajenom bliskošću i dosadom u glasu, “gotovo mi je nemoguće učiniti ono što želite; ali da bih vam dokazao koliko vas volim i odao počast sjećanju na vašeg pokojnog oca, učinit ću nemoguće: vaš će sin biti prebačen u stražu, evo moje ruke za vas. Jesi li zadovoljan?
- Dragi moj, ti si dobročinitelj! Nisam ništa drugo očekivao od vas; Znao sam koliko si ljubazan.
Htio je otići.
- Čekaj, dvije riječi. Une fois passe aux gardes ... [Nakon što ode do straže ...] - Oklijevala je: - Dobri ste s Mihailom Ilarionovičem Kutuzovim, preporučite mu Borisa kao pobočnika. Tada bih bio u miru, a onda ...
Princ Vasilij se nasmiješio.
“Ne obećavam to. Ne znate kako je Kutuzov bio opkoljen od kada je imenovan vrhovnim zapovjednikom. On sam mi je rekao da su se sve moskovske dame urotile da mu daju svu svoju djecu za pomoćnike.
- Ne, obećaj, neću te pustiti unutra, dragi moj dobročinitelju ...
- Tata! - Opet ljepotica ponovila istim tonom, - zakasnit ćemo.
- Pa, au revoir, [zbogom] zbogom. Vidjeti?
- Dakle, sutra ćete se javiti suverenu?
- Svakako, ali ne obećavam Kutuzovu.
- Ne, obećaj, obećaj, Basile, [Vasilije,] - rekla je Anna Mikhailovna za njim, s osmijehom mlade kokete, koji joj je nekad morao biti svojstven, ali sada nije tako izlazio na njezino mršavo lice.
Ona je, očito, zaboravila godine i koristila je, po navici, sve lijekove za stare žene. No čim je otišao, njezino je lice opet poprimilo isti hladan, hinjeni izraz koji je i prije bio na njemu. Vratila se u krug u kojem je vikont nastavio pričati, i opet se pretvarala da sluša, čekajući vrijeme za odlazak, budući da je njezin posao obavljen.
- Ali kako vam se čini ova posljednja komedija du sacre de Milan? [milansko pomazanje?] - rekla je Anna Pavlovna. Et la nouvelle comedie des peuples de Genes et de Lucques, qui viennent voditelj leurs voeux a M. Buonaparte assis sur un trone, et exaucant les voeux des Nations! Divan! Non, mais c "est a en devenir folle! On dirait, que le monde entier a perdu la tete. [I evo nove komedije: narodi u Genovi i Lucci izražavaju svoje želje gospodinu Bonaparteu. A gospodin Bonaparte sjedi na prijestolje i ispunjava želje naroda. 0! Nevjerojatno! Ne, može poludjeti. Pomislili biste da je cijeli svijet izgubio glavu.]
Princ Andrey se nacerio, gledajući ravno u lice Ane Pavlovne.
"Dieu me la donne, gare a qui la touch", rekao je (Bonapartove riječi izgovorene pri polaganju krune). - On dit qu "il a ete tres beau en prononcant ces paroles, [Bog mi je dao krunu. Nevolja je onome tko je dodirne. - Kažu da je bio jako dobar, izgovarajući ove riječi,] - dodao je i ponovio ove opet riječi na talijanskom: "Dio mi la dona, guai a chi la tocca".
- J "espere enfin", nastavila je Anna Pavlovna, "que ca a ete la goutte d" eau qui fera deborder le verre. Les souverains ne peuvent plus navijač cet homme, qui menace tout. [Nadam se da je konačno kap prelila čašu. Suvereni više ne mogu tolerirati ovog čovjeka koji sve prijeti.]

Ovisnost konstante ravnotežne reakcije o temperaturi može se opisati jednadžbom izobare kemijske reakcije (Van't Hoffova izobara):

i izokore kemijske reakcije (Van't Hoff izohore):

Ovdje Δ H i Δ U- toplinski učinak reakcije koja se odvija pri stalnom tlaku ili pri konstantnom volumenu. Ako je Δ H> 0 (toplinski učinak je pozitivan, reakcija je endotermna), zatim temperaturni koeficijent konstante

ravnoteža je također pozitivna, odnosno s porastom temperature konstanta ravnoteže endotermne reakcije raste, ravnoteža se pomiče udesno (što je sasvim u skladu s Le Chatelierovim načelom).

Konstanta ravnoteže i konstanta brzine reakcije

Za reverzibilnu kemijsku reakciju konstanta ravnoteže može se izraziti kroz konstante brzine reakcija naprijed i natrag, na temelju činjenice da su u stanju ravnoteže brzine reakcija naprijed i natrag jednake. Na primjer, za elementarnu reverzibilnu kemijsku reakciju prvog reda

lako je pokazati da:

gdje k 1 je konstanta brzine izravne reakcije, i k 2 - rikverc. Ovaj važan odnos pruža jednu od "dodirnih točaka" kemijske kinetike i kemijske termodinamike.

Metode proračuna konstante ravnoteže

Metode izračuna za određivanje konstante ravnoteže reakcije obično se svode na izračunavanje na ovaj ili onaj način standardne promjene Gibbsove energije tijekom reakcije ( ΔG 0 ), a zatim pomoću formule:

Treba zapamtiti da je Gibbsova energija funkcija stanja sustava, odnosno da ne ovisi o putu procesa, o reakcijskom mehanizmu, već je određena samo početnim i završnim stanjem sustava . Stoga, ako izravno utvrđivanje ili izračun ΔG 0 zbog nekih reakcija, iz nekog razloga, teške, možete odabrati takve srednje reakcije za koje ΔG 0 poznata ili se može lako odrediti, a čiji će zbroj dati razmatranu reakciju (vidi Hessov zakon). Konkretno, reakcije reakcije stvaranja spojeva iz elemenata često se koriste kao takve intermedijarne reakcije.

Proračun entropije promjene Gibbsove energije i konstante ravnoteže reakcije

Metoda proračuna entropije ΔG reakcija je jedna od najčešćih i najprikladnijih. Temelji se na omjeru:

odnosno za standard Gibbsove promjene energije:

Ovdje ΔH 0 pri konstantnom tlaku i temperaturi jednak je toplinskom učinku reakcije, čije su metode proračuna i eksperimentalnog određivanja poznate - vidi, na primjer, Kirchhoffovu jednadžbu:

Promjenu entropije potrebno je postići tijekom reakcije. Ovaj se zadatak može riješiti na nekoliko načina, na primjer:

Prema toplinskim podacima - na temelju Nernstovog toplinskog teorema i korištenjem podataka o temperaturnoj ovisnosti toplinskog kapaciteta sudionika reakcije. Na primjer, za tvari koje su u čvrstom stanju u normalnim uvjetima:

gdje je S 0 = 0 (Planckov postulat), a zatim,

.

(ovdje je indeks sol iz engleske solid). Pri određenoj temperaturi T:

Za tekuće ili plinovite tvari pri normalnoj temperaturi ili općenito za tvari u temperaturnom rasponu od 0 (ili 298) do T koje prolaze fazni prijelaz, treba uzeti u obzir promjenu entropije povezane s tim faznim prijelazom.

Za idealne plinove - metodama kvantne statistike.

Različite empirijske i polu-empirijske metode, za to je često dovoljna mala količina početnih podataka. Na primjer, za čvrste anorganske tvari, entropija se može procijeniti formulom

gdje su A i B tablične konstante ovisno o vrsti spoja koji se razmatra, M je molekularna težina.

Dakle, ako su poznate i temperaturne ovisnosti toplinskog kapaciteta, to se može izračunati po formuli:

Donekle pojednostavljena verzija ove formule dobivena je razmatranjem zbroja toplinskih kapaciteta tvari neovisnih o temperaturi i jednakih zbroju toplinskih kapaciteta pri 298 K:

A još pojednostavljeni izračun provodi se izjednačavanjem zbroja toplinskih kapaciteta s nulom:

Prijelaz s konstante ravnoteže provodi se prema gornjoj formuli.

Le Chatelier - smeđi princip(1884) - ako se na sustav, koji je u stabilnoj ravnoteži, utječe izvana, mijenjajući bilo koji od uvjeta ravnoteže (temperatura, tlak, koncentracija), tada se procesi u sustavu intenziviraju, s ciljem kompenzacije vanjskog utjecaja .

Henri Le Chatelier (Francuska) formulirao je ovaj termodinamički princip pomične ravnoteže, kasnije je generalizirao Karl Brown

Isobar, jednadžbe izohore, Van't Hoffove reakcije i Planckova jednadžba

Gotovo je uvijek potrebno prijeći iz jednog reakcijskog stanja u drugo. Da biste to učinili, morate znati ovisnost konstanti ravnoteže o temperaturi i tlaku. Poznavanje konstanti ravnoteže pri različitim temperaturama i pritiscima proširuje sposobnosti kemičara procesa u predviđanju rezultata procesa.

Ovisnost konstante ravnoteže o temperaturi dobiva se razlikovanjem izoterme reakcije u odnosu na temperaturu, pod uvjetom da tlakovi u k p neovisni o temperaturi

Dobivamo izraz

dijeleći sve članove ove jednadžbe s T, izrazimo izraz u smislu d∆G / dT. Zamjenjujemo ga u diferenciranom izrazu izoterme

Dobivena jednadžba naziva se izobara Van't Hoffove reakcije. Potpuno identičan pristup koristi se u izvođenju reakcijske izokore, pri čemu se koristi promjena Helmholtzove energije, a sastav sustava izražava se koncentracijama. Izraz izohora ima oblik

gdje su ∆N i ∆U termodinamički toplinski učinci.

Kako bi se dobila ovisnost konstante ravnoteže o tlaku, koristi se nešto drugačiji pristup. k P i k c neovisni su o tlaku. Iz odnosa konstanti ravnoteže, izraženih na različite načine (6), može se vidjeti da konstanta k n ovisi o tlaku: k n = k R ∙ R -∆ n

Logaritmiziramo ovaj izraz, a zatim ga razlikujemo s obzirom na P:

Imajte na umu da je d ln do p / d P = 0 prema hipotezi; d ln P / d P = 1 / P odakle dolazimo d ln do N / d P = - ∆n / P; Nalazimo Δn iz Clapeyron-Mendeljejeve jednadžbe, zapisujući ga za dva stanja u obliku PΔV = ΔnRT. Izrazimo ΔV iz ovoga, zamijenimo ga u diferencijalni izraz konstantom ravnoteže
k n, dobivamo Planckovu jednadžbu koja izražava ovisnost konstante ravnoteže o tlaku

Jednadžbe izokora, reakcijske izobare i Planckova jednadžba imaju prediktivnu vrijednost i od značajnog su interesa za tehnologe. Te su jednadžbe kvantitativna karakteristika Le Chatelierova načela pomaka ravnoteže. Ovaj princip se može formulirati na sljedeći način: "Ako se na sustav u ravnoteži utječe izvana, mijenjajući bilo koji od uvjeta koji određuju položaj ravnoteže, tada će se takav smjer povećati u sustavu, što će rezultirati slabljenjem vanjskog utjecaja, a položaj ravnoteže će se pomaknuti u istom smjeru. " Najčešće su uvjeti koji određuju položaj ravnoteže temperatura, tlak, koncentracija.



Ilustrirajmo prediktivni značaj izvedenih jednadžbi kao kvantitativnu karakteristiku načela ravnotežnog pomaka na primjeru sinteze amonijaka: N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 - ∆H

Napišimo izobarnu jednadžbu

Pretpostavimo da se ovaj sustav zagrijava ΔN<0. Правая часть урав­нения изотермы уменьшится (∆Н/RT 2)<0, значит левая часть тоже уменьшится: (d ln к р /d P)<0 (она может уменьшиться за счет уменьшения к р).

Konstanta ravnoteže sinteze amonijaka ima oblik She

mogu se smanjiti zbog smanjenja tlaka produkata reakcije i povećanja tlaka polaznih materijala. To znači da se pri zagrijavanju ova egzotermna reakcija pomiče na stranu endotermnog razlaganja amonijaka. Ovaj rezultat je dobiven na temelju analize Van't Hoffove izobare. Nije teško pokazati da se slaže s predviđanjem Le Chatelierova načela. Sličan rezultat može se postići primjenom Planckove jednadžbe na analizu ove reakcije, uzimajući u obzir da je tlak P inverzan 1 / V volumenu. Učenici su pozvani da sami učine ove radnje.

Slične publikacije