Download - хим равновесие
![Page 1: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/1.jpg)
Лектор - к. хім. н., доц.
Томаровська Тетяна Олександрівна
Національний фармацевтичний університет
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Тема лекції: “Термодинаміка хімічної рівноваги”
![Page 2: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/2.jpg)
ПЛАН ЛЕКЦІЇ:
1. Ознаки стану рівноваги.
2. Закон діючих мас. Константи рівноваги.
3. Зв’язок між константами рівноваги Кс і Кх.
4. Рівняння ізотерми хімічної реакції.
5. Залежність константи рівноваги від температури.
6. Залежність константи рівноваги від тиску.
7. Значення хімічної термодинаміки для фармації.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 3: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/3.jpg)
ЛІТЕРАТУРА:
1. Фізична і колоїдна хімія / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Прапор, Видавництво УкрФА, 1999. – 368 с.
2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Вид-во НФАУ; Вид-во ТОВ “Золоті сторінки”, 2001. – 208 с.
3. Фізична та колоїдна хімія: Збірник завдань для самостійної роботи: Навч. посібник для студентів заочної (дистанційної) форми навчання фармацевтичних вузів і факультетів III—IV рівнів акредитації / В. I. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. За ред. В. I. Кабачного. – Х. : Вид-во НФаУ, 2008. – 140 с.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 4: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/4.jpg)
Більшість хімічних реакцій є оборотними.
У стані хімічної рівноваги пр = звор
Ознаки рівноваги:
динамічність рухливість
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 5: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/5.jpg)
Термодинамічні ознаки рівноваги:
незалежність стану рівноваги від того, з якого боку він досягнутий;
мінімальний запас енергії у стані рівноваги і максимальне значення ентропії.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 6: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/6.jpg)
ЗАКОН ДІЮЧИХ МАС.
КОНСТАНТА РІВНОВАГИ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 7: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/7.jpg)
Розглянемо оборотну реакцію, яка
перебігає у газовій фазі:
1А1+2А2 3А3+4А4
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 8: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/8.jpg)
1 = 2
k1 і k2 – константи швидкості реакцій
21
2111υ ppk
4321
432211
ppkppk
pÊpp
pp
k
k
21
43
21
43
2
1
43
4322υ ppk
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 9: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/9.jpg)
ЗВ’ЯЗОК МІЖ КОНСТАНТАМИ
РІВНОВАГИ Кc І Кx
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 10: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/10.jpg)
в молярних частках (xi):
;21
43
21
43
ññ
ññÊ ñ
.21
43
21
43
õõ
õõÊ õ
Концентрації реагучих речовин виражають:в молях на одиницю об’єму (сi) (моль/дм3):
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 11: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/11.jpg)
pi = niRT/V = ciR T
,)(21
43
21
43
RTññ
ññÊ p
2143Δ
)(RTКК cp
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 12: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/12.jpg)
де pзаг – загальний тиск і pi = ciRT.
Звідси:
Підставимо значення xi у рівняння для Kx:
³çàãi õpp
хc RT
pii
заг
çàã
x p
RT
cc
ccK
21
43
21
43
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 13: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/13.jpg)
РІВНЯННЯ ІЗОТЕРМИ
ХІМІЧНОЇ РЕАКЦІЇ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 14: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/14.jpg)
pÊT Rpp
ppT RG lnlnΔ
21
43
21
43
За рівнянням ізотерми хімічної реакції
можна визначити напрямок перебігу
самодовільних процесів
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 15: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/15.jpg)
реакція перебігає самодовільно в прямому напрямку
– у зворотному напрямку
– система у стані рівноваги.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
0Δlnln2
21
1
44
33
GKpp
pp p
0Δlnln21
43
21
43
GKpp
pp p
GKpp
ppp 0Δlnln
21
43
21
43
![Page 16: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/16.jpg)
За допомогою рівняння ізотерми можна
визначити хімічну спорідненість різних
речовин, тобто характеризувати їх
здатність вступати у хімічну взаємодію.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 17: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/17.jpg)
Стандартна хімічна спорідненість
– була введена для співставлення реакційних
здатностей різноманітних хімічних систем, які
відрізняються за хімічною природою, і
характеризує реакційну здатність хімічної
системи за стандартних умов.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 18: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/18.jpg)
Для ідеальних газів стандартом є рівність
одиниці початкових парціальних тисків, тоді:
де G0 – стандартна зміна енергії Гіббса.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
pKRTG ln0
![Page 19: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/19.jpg)
При використанні СІ початкові парціальні тиски дорівнюють 1,013·105 Па (1 атм = 1,013·105 Па).
Тоді:
– зміна кількості газоподібних речовин у результаті перебігу реакції
(95,828 = 8,314ln 1,01325105)
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
T KRTG p Δ828,95lnΔ 0
)10013,1( lnln 50 RTKRTG p
![Page 20: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/20.jpg)
Для хімічної реакції
0
)(
0
)(
0 –Δ âèõfiïðîäfi GGG
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Gf0 – стандартна енергія Гіббса утворення; зміна енергії Гіббса
при утворенні 1 моль речовини за стандартних умов.
![Page 21: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/21.jpg)
ЗАЛЕЖНІСТЬ
КОНСТАНТИ РІВНОВАГИ
ВІД ТЕМПЕРАТУРИ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 22: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/22.jpg)
Відповідно до умов проведення
процесу залежність константи
рівноваги від температури можна
розрахувати за рівняннями: ізобари хімічної реакції ізохори хімічної реакції
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 23: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/23.jpg)
2
0
ln
TR
U
Td
Кd c
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
2
ln
RT
H
dT
Kd p
![Page 24: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/24.jpg)
Для екзотермічної реакції (Нr < 0) підвищення температури зменшує константу рівноваги (невигідне)
Для ендотермічної (Нr > 0) підвищення температури збільшує константу рівноваги (вміст продуктів у суміші збільшується)
Підвищення температури зсуває рівновагу
у бік ендотермічної реакції
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 25: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/25.jpg)
При інтегруванні одержуємо рівняння ізобари:
.Δ
ln0
constT R
HÊ p
1/T 0
lnKp
tg = –ΔН/R
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 26: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/26.jpg)
Інтегруючи в інтервалі від T1 до T2:
21
0 11Δln
1
2
TTR
H
Ê
Ê
p
p
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 27: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/27.jpg)
ЗАЛЕЖНІСТЬ КОНСТАНТИ РІВНОВАГИ ВІД ТИСКУ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 28: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/28.jpg)
Константи Кр і Кс не залежать від тиску, а Кх – залежить.
Логарифмуємо:
)( çàãpx pÊÊ
çàãpx pÊ Ê lnΔlnln Диференціюємо:
çàãT
x
pp
Ê
Δln
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 29: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/29.jpg)
Для реакції, яка перебігає зі збільшенням кількості молів ( > 0), підвищення тиску зменшує константу рівноваги.
Для реакції, у якій кількість молів зменшується, підвищення тиску призводить до збільшення константи рівноваги – вихід продуктів зростає.
Якщо кількість молів не змінюється ( = 0), то константа рівноваги не залежить від тиску, тобто тиск не впливає на склад рівноважної суміші.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 30: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/30.jpg)
ЗНАЧЕННЯ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
ДЛЯ ФАРМАЦІЇ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 31: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/31.jpg)
ЗАКОНИ ТЕРМОХІМІЇ Використовують при: дослідженні енергетичних змін, які
відбуваються в організмі під дією різних лікарських речовин;
моделюванні фізіологічних процесів при температурі, яка відрізняється від температури організму людини;
перерахунку термодинамічних величин відносно реальних умов.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 32: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/32.jpg)
ІІ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ Дозволяє передбачити напрямок перебігу реакцій в
організмі за участю лікарської речовини.
Лежить в основі таких явищ, як: адсорбція екстракція змочування важливих для життєдіяльності організмулюдини.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 33: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/33.jpg)
ТЕОРІЯ ХІМІЧНОЇ РІВНОВАГИ
Дозволяє: прогнозувати шляхи максимального
виходу синтезованих лікарських препаратів.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
![Page 34: хим равновесие](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081514/55b654ccbb61ebf17a8b45aa/html5/thumbnails/34.jpg)
Дякую за увагу!
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ