Лекция №5 Химическая кинетика. Равновесие

строительства и архитектуры»,
кафедра «Прикладная химия»
Курс лекций по дисциплине «Химия»
для

студентов 1 курса
Направление подготовки – 23.03.03 «Эксплуатация
транспортно-технологических машин и комплексов»

и скорости их протекания.
Химические реакции
В гомогенных реакциях отсутствуют поверхности

раздела между реагентами (реагирующие вещества находятся в одном агрегатном состоянии), поэтому их взаимодействие протекает по всему объёму системы.
2NO(Г)+O2(Г)=2NO2(Г)
HNO3(P)+KOH(P)=KNO3(P)+H2O(P)

В гетерогенных реакциях
есть поверхность раздела между реагентами (реагирующие вещества находятся в разных агрегатных состояниях), взаимодействие протекает на поверхности раздела фаз.
C(ТВ)+О2(Г)=СО2(Г)

любого
участника реакции в единицу времени:

Знак «+» – для продуктов реакции, знак «–» – для исходных веществ.
Ед. измерения: моль/л·с, или моль/м2·с.

катализатора;
площадь поверхности раздела фаз (для гетерогенных реакций).

реакции.
Для элементарных реакций справедлив закон действующих масс Гульберга-Вааге:

при постоянной температуре скорость гомогенной химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
Для простой реакции aA(р) + bB(р) = dD(р)
v=k·Сa(А) ·Сb(В)
где С(А) и С(В) - концентрации веществ А и В соответственно;
a и b - стехиометрические коэффициенты реагентов;
k - константа скорости реакции, численно равна скорости реакции при концентрациях всех реагирующих компонентов равных 1 М

константу скорости реакции k.
Константа скорости реакции зависит от:
природы

реагирующих веществ;
температуры системы;
наличия в ней катализатора.

возрастает в 2-4 раза:



где

- скорости реакции при
температурах соответственно;
- температурный коэффициент.

- время, затраченное на реакцию при температурах соответственно.

для того, чтобы все частицы вступили в химическую реакцию.

- константа скорости реакции при температуре Т (К),
А

– предэкспоненциальный множитель (коэффициент Аррениуса),
е – основание натурального логарифма,
Ea – энергия активации реакции, Дж/моль,
R=8,314 Дж/моль·К – универсальная газовая постоянная.

и отрицательный, когда скорость реакции уменьшается (в этом случае катилизатор

называют ингибитором).
Два типа каталитических реакций: гомогенный катализ (катализатор и реакционная смесь находятся в одной фазе) и гетерогенный катализ (катализатор и реакционная смесь находятся в разных фазах).

Катализатором называют вещество, участвующее в реакции и изменяющее ее скорость, но остающееся химически неизменным в результате реакции.

взаимно противоположенные реакции)
Состояние обратимого процесса, при котором скорости прямой и

обратной реакции равны, называют химическим равновесием.
Концентрации всех веществ системы, которые устанавливаются в ней при наступлении состояния химического равновесия, называются равновесными концентрациями.

концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ, при

чем все вещества находятся в степенях численно равных их стехиометрическим коэффициентам.

Для гомогенных реакций:
2SO2(г)+ O2(г) = 2SO3(г)

Для гетерогенных реакций:
ZnO(тв)+H2(г)=Zn(тв)+H2O(г)

Gо = -2,3RTlgKр

систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое либо

из условий, определяющих положение равновесия, то в системе усилится то из направлений процесса, которое ослабляет влияние воздействия, и положение равновесия сместится в том же направлении.
1. Увеличение концентрации исходных веществ смещает равновесие в сторону увеличения концентрации продуктов реакции. И наоборот.
2. Увеличение давления смещает равновесие в сторону уменьшения объема системы.
3. Влияние температуры: увеличение температуры смещает равновесие в сторону того процесса, который сопровождается поглощением тепла.

ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ

равновесие влево;
↑ p смещает равновесие вправо;
↓p смещает равновесие влево;
↑ T

смещает равновесие влево;
↓ T смещает равновесие вправо.