Download - proces Dr hab. Andrzej Kotarba Zakład Chemii
CHEMIA NIEORGANICZNACHEMIA NIEORGANICZNA
Dr hab. Andrzej KotarbaDr hab. Andrzej Kotarbaproces proces niesamorzutny niesamorzutny
proces proces samorzutny samorzutny Dr hab. Andrzej KotarbaDr hab. Andrzej Kotarba
Zakład Chemii NieorganicznejZakład Chemii NieorganicznejWydział ChemiiWydział ChemiiI pietro p. 138I pietro p. 138
WYKŁAD WYKŁAD -- 55
stan równowagi stan równowagi ∆∆G G = 0= 0
niesamorzutny niesamorzutny ∆∆G G > 0> 0
samorzutny samorzutny ∆∆GG < 0< 0
?
RÓWNOWAGA CHEMICZNARÓWNOWAGA CHEMICZNA
Prawo działania mas Prawo działania mas Prawo działania mas Prawo działania mas
Law of mass actionLaw of mass actionCato Maximilian GultbergCato Maximilian Gultberg
Peter Waage Peter Waage
Osiąganie stanu równowagiOsiąganie stanu równowagi
en
ie r
ea
ge
nta
m/z=28 Nm/z=28 N22
2N2O 2N2 + O2← →
Pomiar stężeń reagentów przy użyciu spektrometru masowego
czas
stęże
nie
re
ag
en
ta
m/z=32 Om/z=32 O22
m/z=44 Nm/z=44 N2200
spektrometru masowego
T wysoka obserwujemy zmiany
T niska nie obserwujemy zmian (równowaga albo reakcje tak wolne, że szybkość zmian niemierzalna)
aA + bB cC + dD← ← →→
ba
dc
BA
DCK
][][
][][=
KDC
BAK
dc
ba1
][][
][]['==
aA + bB cC + dD← ← →→
KDCK
dc][][
==
naA + nbB ncC + ndD
n
nbna
ndnc
KBA
DCK ==
][][
][][''
← ← →→
w wyrażeniu na stałą równowagi nie uwzględniamy stężeń czystych faz skondensowanychw wyrażeniu na stałą równowagi nie uwzględniamy stężeń czystych faz skondensowanychw tych warunkach ułamki molowe są równe 1 w tych warunkach ułamki molowe są równe 1
pomiar termograwimetryczny TGpomiar termograwimetryczny TG
masa próbki = f(masa próbki = f(TT))
Product DescriptionTotal alkali NH4HCO3 wt% :99.2% minChloride Cl wt%:0.003
Sulphide S wt%:0.0002
Sulphate SO4 wt%:0.005
Ash wt%0.005
Fe wt%0.001
As wt%0.0001
Heavy metals Pb wt%0.0002
PRAWO DZIAŁANIA MAS PRAWO DZIAŁANIA MAS -- PODSUMOWANIEPODSUMOWANIE
1. Wartość stałej równowagi zależy od zapisu stechiometrycznego równania reakcji
2. W stanie równowagi występują wszystkie reagenty
3. Duża wartość stałej oznacza, że w stanie równowagi dominują produkty, mała wartość stałej oznacza, że w stanie równowagi produkty, mała wartość stałej oznacza, że w stanie równowagi dominują substraty
4. Znając wartość K oraz aktualne stężenia możemy określić- Czy układ znajduje się w stanie równowagi- Jeśli nie w którą stronę przebiega reakcja
Warunek równowagiWarunek równowagi
∆∆∆∆∆∆∆∆rrGG = = 00 Pozwala na ustalenie kierunku przebiegu reakcji
∆∆rrGG << 0 substraty 0 substraty �������� produktyprodukty
∆∆rrGG >> 0 substraty 0 substraty produktyprodukty
∆∆rrGG == 0 brak zmiany stężeń0 brak zmiany stężeń
Obliczanie stałej równowagi na podstawie funkcji termodynamicznychwartości wartości ∆∆twtwGGºº,,∆∆twtwHHºº,,∆∆twtwSSºº są stablicowane są stablicowane
Związek pomiędzy standardową entalpią swobodną Związek pomiędzy standardową entalpią swobodną reakcji a stałą równowagireakcji a stałą równowagi
∆∆∆∆∆∆∆∆rrGGºº = = --RT RT lnlnKK
PrzykładPrzykład
Oblicz wartość stałej równowagi reakcji dla warunków standardowychOblicz wartość stałej równowagi reakcji dla warunków standardowych
HH22(g) + I(g) + I22(s) = 2HI(g)(s) = 2HI(g)
∆∆∆∆∆∆∆∆rrGGºº = = --RT lnKRT lnK
Wartość Wartość ∆∆∆∆∆∆∆∆rrGGºº obliczamy na podstawieobliczamy na podstawie ∆∆∆∆∆∆∆∆twtwGGºº reagentów reagentów
(uwzględniamy tylko HI, dlaczego ?):(uwzględniamy tylko HI, dlaczego ?):
∆∆∆∆∆∆∆∆rrGGºº = = ∆∆∆∆∆∆∆∆twtwGGºº (HI,g) = 2 (HI,g) = 2 ··1.70 kJmol1.70 kJmol--1 1 = 3.4 kJmol= 3.4 kJmol--1 1 ∆∆∆∆∆∆∆∆rrGGºº = = ∆∆∆∆∆∆∆∆twtwGGºº (HI,g) = 2 (HI,g) = 2 ··1.70 kJmol1.70 kJmol--1 1 = 3.4 kJmol= 3.4 kJmol--1 1
∆∆∆∆∆∆∆∆rrGGºº = = --RTRT lnlnK K zatem zatem
lnlnK K = = -- ∆∆∆∆∆∆∆∆rrGGºº /RT/RT
lnlnK K = = 3.4 kJmol3.4 kJmol--11/(0.00831 JK/(0.00831 JK--11molmol--11)(298 K) = )(298 K) = --1.371.37
KK = e = e --1.371.37 = 0.25= 0.25
K = pK = p22HIHI= 0.25= 0.25
Cl2 Br2 I2
WPŁYW TEMPERATURY WPŁYW TEMPERATURY NA STAN RÓWNOWAGINA STAN RÓWNOWAGI
∆∆rrGºGº = = ∆∆rrHHºº --T T ∆∆rrSSºº
Równanie van’t Hoffa
przykład pytania egzaminacyjnego:przykład pytania egzaminacyjnego:
Jeżeli reakcja: CH3OH(g) ���� CO(g) + 2H2(g) ∆H°= 91 kJ/mol
Znajduje się w w stanie równowagi, to przesunięcie stanu równowagi
w prawo mogą wywołać następujące działania:
A) wzrost ciśnienia całkowitego,
B) wzrost stężenia CH3OH,
C) wzrost stężenia H2,
D) obniżenie stężenia CO,
E) obniżenie temperatury,
F) wprowadzenie katalizatora
przykład pytania egzaminacyjnego:przykład pytania egzaminacyjnego:
Które z podanych stwierdzeń, dotyczących równowagi chemicznej Które z podanych stwierdzeń, dotyczących równowagi chemicznej
jest jest nieprawdziwenieprawdziwe ??
A) Równowaga chemiczna ma charakter dynamiczny. A) Równowaga chemiczna ma charakter dynamiczny.
B) Układ zmierza do osiągnięcia stanu równowagi samorzutnie.B) Układ zmierza do osiągnięcia stanu równowagi samorzutnie.B) Układ zmierza do osiągnięcia stanu równowagi samorzutnie.B) Układ zmierza do osiągnięcia stanu równowagi samorzutnie.
C) Postać wyrażenia na stałą równowagi zależy od przebiegu reakcji.C) Postać wyrażenia na stałą równowagi zależy od przebiegu reakcji.
D) Wartość stałej równowagi zależy od stężeń wyjściowych reagentów.D) Wartość stałej równowagi zależy od stężeń wyjściowych reagentów.
E) Stan skupienia reagentów może mieć wpływ na wartość stałej.E) Stan skupienia reagentów może mieć wpływ na wartość stałej.