chemia stosowana I temat: równowaga chemiczna

reakcja łańcuchowa —> wybuch! reakcja chloru z wodorem Cl2 + H2 2 HCl inicjacja propagacja Cl2 hn 2 Cl• Cl• + H2 HCl + H• światło H• + Cl2 HCl + Cl• reakcja łańcuchowa —> wybuch! terminacja H• + Cl• HCl 2 H• H2 Cl2 2 Cl• równowaga 2 Cl• Cl2

reakcja fotolitycznej dysocjacji chloru Cl2 2 Cl• Ciepło dysocjacji Cl2 wynosi 243,5 kJ/mol co odpowiada 4,044×10–19 J/cząsteczkę Cl2. Energia do cząsteczki może być dostarczona wyłącznie w postaci kwantowej. Kwant energii promienistej wynosi E = hn. Wartość stałej Plancka wynosi h = 6,626×10–34 Js. Podstawiając E i h oraz uwzględniając, że n = c/l można wyznaczyć długość fali światła: l = 491 nm Światło o większej energii (krótszych falach) może pobudzić reakcję w mieszaninie chloru i wodoru: nadfiolet, niebieskie. Światło żółte, czerwone i podczerwień nie dadzą efektu.

równowaga jodowodoru I2 + H2  2 HI 2 HI  I2 + H2 I2 + H2 2 HI Położenie stanu równowagi nie zależy od ilości substratów i produktów na początku reakcji (przy zachowaniu stosunków stechiometrycznych).

zmiana położenia stanu równowagi I2 + H2 2 HI Usuwając substrat można przesunąć położenie stanu równowagi w lewo, usuwając produkt – – w prawo.

zmiana położenia stanu równowagi I2 + H2 2 HI Dodając substrat można przesunąć położenie stanu równowagi w prawo, dodając produkt – – w lewo.

wpływ temperatury na położenie stanu równowagi reakcje chemiczne: egzotermiczne – przebiegające z wydzieleniem energii z układu do otoczenia (lub wzrostem temperatury) ciepło reakcji Q < 0 endotermiczne – przebiegające z pobraniem energii przez układ z otoczenia (lub obniżeniem temperatury) ciepło reakcji Q > 0 CO2 + H2 CO + H2O – 41,2 kJ; Q = +41,2 kJ/mol CO + H2O CO2 + H2 + 41,2 kJ; Q = –41,2 kJ/mol

wpływ temperatury na położenie stanu równowagi CO2 + H2 CO + H2O – 41,2 kJ stan początkowy: 3 2 1 0 moli Dla reakcji endotermicznych podwyższenie temperatury powoduje przesunięcie stanu równowagi w prawo, a obniżenie – w lewo. Dla reakcji egzotermicznych podwyższenie temperatury powoduje przesunięcie stanu równowagi w lewo, a obniżenie – w prawo.

wpływ ciśnienia na położenie stanu równowagi N2 + 3 H2 2 NH3 + 92,3 kJ Zwiększenie ciśnienia w układzie powoduje przesunięcie stanu równowagi w kierunku mniejszej ilości moli składników gazowych, zmiejszenie – w kierunku większej ilości moli gazu. Dla syntezy amoniaku wzrost ciśnienia przesuwa równowagę w prawo.

reguła „przekory” le Chateliera Jeżeli w dowolnym układzie znajdującym się w stanie równowagi zmieni się parametr opisujący ten układ (ciśnienie, temperatura, stężenia składników) stan równowagi w układzie przesunie się, tak aby przeciwdziałać tej zmianie.

stała równowagi reakcji chemicznej a A + b B c C + d D a A + b B = c C + d D Wartość stałej równowagi zależy od temperatury i ciśnienia! 0 = nA A + nB B + nC C + nD D

stała równowagi reakcji chemicznej a A + b B = c C + d D 0 = nA A + nB B + nC C + nD D dla roztworów:

stała równowagi reakcji chemicznej dla gazów: Nie zależy od ciśnienia!

przykłady równowag I2 + H2 2 HI – 51,9 kJ N2 + 3 H2 2 NH3 + 92,3 kJ temperatura  równowaga  ciśnienie  równowaga = N2 + 3 H2 2 NH3 + 92,3 kJ temperatura  równowaga  ciśnienie  równowaga  CO2 + H2 CO + H2O – 41,2 kJ temperatura  równowaga  ciśnienie  równowaga =

przykłady równowag N2O4 2 NO2 – 58,4 kJ 2 SO2 + O2 2 SO3 + 191,4 kJ temperatura  równowaga  ciśnienie  równowaga  2 SO2 + O2 2 SO3 + 191,4 kJ temperatura  równowaga  ciśnienie  równowaga 

przykłady równowag CO2 + C/s/ 2 CO – 172,5 kJ temperatura  równowaga  ciśnienie  równowaga  CaCO3/s/ CaO/s/ + CO2 – 177,4 kJ temperatura  równowaga  ciśnienie  równowaga 