wykład 5
RÓWNOWAGA CHEMICZNA
wykład 5
Wszystkie reakcje chemicznej zmierzają do równowagi dynamicznej, czyli do stanu w którym obecne są zarówno substraty oraz produkty, nie wykazujące dalszej tendencji do wypadkowej zmiany. W niektórych przypadkach stężenie produktów w mieszaninie równowagowej jest na tyle duże w porównaniu ze tężeniem nieprzereagowanych substratów, że praktycznie reakcja zachodzi "całkowicie". Jednakże zdarza się, że mieszaninę równowagową charakteryzują zbliżone stężenia substratów i produktów.
𝐴 𝐵
wykład 5
Kierunek samorzutnych reakcji w stałej temperaturze i pod stałym ciśnieniem jest zgodny z obniżeniem entalpii swobodnej G
np. reakcje izomeryzacji
dn
A=-d dn
B=+d
- postęp reakcji, ma wymiar ilości substancji; [mol]
𝐴 𝐵
wykład 5
oznaczenie pochodnej, a nie różnicy
wykład 5
𝐝𝐆 = 𝛍
𝐀𝐝𝐧
𝐀+ 𝛍
𝐁𝐝𝐧
𝐁= −𝛍
𝐀𝐝𝛏 + 𝛍
𝐁𝐝𝛏 =
= −𝛍
𝐀+ 𝛍
𝐁𝐝𝛏
dn
A=-d dn
B=+d
𝒅𝑮
𝒅𝝃 𝒑,𝑻=
−𝛍
𝐀+ 𝛍
𝐁∆
𝒓𝑮 = −𝛍
𝐀+ 𝛍
𝐁Różnica potencjałów chemicznych produktów i substratów dla danego składu mieszaniny reakcyjnej
Potencjały chemiczne zmieniają się ze składem
wykład 5
Potencjały chemiczne zmieniają się ze składem
∆
𝒓𝑮 = −𝛍
𝐀+ 𝛍
𝐁𝐴 𝐵
Kiedy samorzutna jest reakcja AB
a kiedy
B A ?
wykład 5
ENTALPIA SWOBODNA STANOWI KRYTERIUM SAMORZUTNOŚCI REAKCJI
∆
𝒓𝑮 < 𝟎, SAMORZUTNA JEST REAKCJA AB
∆
𝒓𝑮 > 𝟎 SAMORZUTNA JEST REAKCJA BA
∆
𝒓𝑮 = 𝟎 REAKCJA W STANIE RÓWNOWAGI
wykład 5
wykład 5
Równowaga dla gazu doskonałego.
∆ 𝒓 𝑮 = −𝛍 𝐀 + 𝛍 𝐁 = (𝛍 𝐁 + RTlnp B ) - (𝛍 𝐀 + RTlnp A ) = ∆ 𝒓 𝑮 + RTln ( 𝒑𝑩
𝒑
𝑨)
∆
𝒓𝑮= ∆
𝒓𝑮
+ RTln Q
Q - postęp reakcji, 0=czysty składnik A,
∞ = czysty składnik B
wykład 5
𝒘 𝒔𝒕𝒂𝒏𝒊𝒆 𝒓ó𝒘𝒏𝒐𝒘𝒂𝒈𝒊
∆
𝒓𝑮=0
−∆
𝒓𝑮= RTln K
Powyższy związek jest szczególnym przypadkiem
jednego z najważniejszych równań termodynamiki
chemicznej. Stanowi on bowiem powiązanie wielkości
występujących w tabelach termodynamicznych z tak
ważną wielkością, jaką w chemii jest stała równowagi K.
wykład 5
∆mieszG = nRT(x
AInx
A+x
BInx
B)
wykład 5
wykład 5
wykład 5
Reakcja 2A + B = 3C + 2D przebiega w fazie gazowej. Zmieszano l mol A, 2 mole B i l mol D. Po ustaleniu się równowagi w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem całkowitym 1 atm mieszanina zawierała 0,9 mola C. Obliczyć: a) ułamki molowe reagentów w stanie równowagi, b) stałą równowagi wyrażoną przez ułamki molowe, c) ciśnieniową stałą równowagi Kp, d) standardową entalpię reakcji ∆Go, e) entalpię reakcji ∆G.
wykład 5
wykład 5
wykład 5
Standardowa molowa entalpia swobodna tworzenia amoniaku NH3(g) w 298 K wynosi -16,45 kJ . mol. lle wynosi entalpia swobodna reakcji, gdy ciśnienia cząstkowe azotu, wodoru i amoniaku w mieszaninie reakcyjnej wynoszą odpowiednio 3 atm, 1 atm i 4 atm? Jaki jest kierunek reakcji samorzutnej w tym przypadku?
wykład 5
Ponieważ ∆G < 0, reakcja będzie zachodzić samorzutnie w kierunku tworzenia produktów.
wykład 5
Wiadomo, że równania stechiometryczne można mnożyć stronami przez dowolną
liczbę dodatnią. Obliczyć ciśnieniową stałą równowagi dla reakcji w temperaturze 298 K.
Porównać wyniki i sformułować wnioski.
Wartość stałej równowagi zależy od masy reagujących substancji, dlatego jeśli równanie reakcji R1 pomnożymy tronami przez dowolną liczbę wymierną a ≠ 0, otrzymując równanie reakcji R2, to Kp (R2) = [Kp(R1)]a .
Dysocjacja pary wodnej zachodzi zgodnie z reakcją (1). Wiedząc, że w temperaturze 2257 K i przy całkowitym ciśnieniu 1 atm równowagowy stopień dysocjacji wynosi 1,77%, obliczyć: stałą równowagi oraz standardową entalpię swobodną reakcji w temperaturze 2257 K.
wykład 5
wykład 5
Rozpuszczalność AgCl(s) w wodzie w 298 K wynosi 1,32.10-5 mol /kg.
Obliczyć rozpuszczalność chlorku srebra w wodnym roztworze KCl o stężeniu 0,1 mol/ kg, przyjmując, że średni współczynnik aktywności jonów w tym roztworze jest równy 0,769.