Лекция тезистерінің жинағын дайындаған: х.ғ. к., доцент м а. Абжалов Б. С. Лекция тезистерінің жинағы кафедраның №1 хаттамасы

-лекция. Тақырыбы: Химиялық тепе-теңдік. Гомогенді тепе-теңдік, оның белгілері және шарттары. Химиялық реакцияның изотерма теңдеуі. Химиялық ықтималдылық

жүктеу/скачать 451,17 Kb.

бет	6/10
Дата	16.10.2019
өлшемі	451,17 Kb.
	#49963
түрі	Лекция

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Байланысты:
lek fiz him

6-лекция. Тақырыбы: Химиялық тепе-теңдік. Гомогенді тепе-теңдік, оның белгілері және шарттары. Химиялық реакцияның изотерма теңдеуі. Химиялық ықтималдылық

Жоспары: 1 Химиялық тепе-теңдік.

Гомогенді тепе-теңдік, оның белгілері және шарттары.
Химиялық реакцияның изотерма теңдеуі.

Лекция мақсаты мен міндеттері: Химиялық тепе-теңдік. Гомогенді тепе-теңдік, оның белгілері және шарттары. Химиялық реакцияның изотерма теңдеуі. Химиялық ықтималдылық туралы түсінік қалыптастыру.
Лекция мазмұны. Химиялық тепе-теңдік – табиғи айнымалылары тұрақты кезінде, оның сипаттамалық функциясы минимал болған жүйенің күйі. Егер жүйеде қайтымды химиялық реакция жүрсе, онда тепе-теңдіктегі тура және кері реакциялардың жылдамдығы тең болып, уақыт ӛте реакциялық қоспада реакцияласатын заттардың мӛлшерлері ӛзгермейді.
Химиялық реакцияның ӛздігінен жүруі, химиялық ынтықтылықтың оң мәнімен сипатталып, жүйенің Гиббс энергиясының азаюымен жүреді. Химиялық тепе-теңдік жағдайы келесі түрде жазылады:

 v_i _i  0

i
келесі-суретте р, Т = const жағдайында жүйенің Гиббс энергиясының химиялық айнымалылардан тәуелділігі келтірілген. ∆G реакцияның Гиббс энергиясын жүйенің Гиббс энергиясының химиялық реакцияның жүру дәрежесіне (яғни,  ) тәуелділігінің қисығының кӛлбеулік бұрышы арқылы анықтайды.

реагенттер Өнімдер

Сурет . Жүйенің Гиббс энергиясының химиялық айнымалылардан тәуелділігі

Суреттен көргеніміздей, Гиббстің энергиясының белгіленген күйі сәйкес келеді. Бұл нүктеде



G 













G  0







^^^_p_,_T

Минимумның сол жағында



G 







G0







^^^_p_,_T

және реакция оң бағытта өздігінен жүреді,

минимумына (*)

(2.48)

(2.49)

	G 				(2.50)
				G0
				G0
			r
	^^^_p_,_T

Минимумның оң жағында реакция кері бағытта өздігінен жүреді. Химиялық тепе-теңдікті есептеу үшін, яғни, тепе-теңдік қоспаның құрамын

анықтау үшін, құрам, Р және Т өрнектейтін, реагенттер мен өнімдердің химиялық потенциалының айнымалыларға тәуелділігін нақтылау қажет. Мына реакцияны қарастырайық

aA  bB  cC  dD

(1)

Бұл реакция тұрақты температурада газ фазасында жүреді. Реакцияға қатысатын барлық заттар идеал газдар деп қарастырайық. Реакцияға қатысатын әрбір заттың химиялық потенциалы теңдеумен өрнектеледі. (1) реакцияның Гиббс энергиясы:

p ^c

p ^d



G  c

 d

 a

 b

 c ⁰

 d ⁰

 a ⁰

 b ⁰

 RT ln

C D



p ^a

p^b

(2.51)

p ^c

p ^d



G ⁰

 RT ln

_p a

_pb

(2.51) өрнекті химиялық реакцияның изотермасы деп атайды. Бірінші қосынды

_r G _r G ⁰  RT ln	p_C^c p_D^d		(2.52)
	p ^a	p^b

	A	B

реакцияның стандартты Гиббс энергиясы, яғни, реакцияға қатысатын реагенттердің парциалдық қысымы 1 бар тең, реакцияның Гиббс энергиясы деп аталады. Екінші қосындыда логарифмнің өрнегіндегі р_і шамасы, араластыру кезеңіндегі реакцияласатын заттардың салыстырмалы парциалдық қысымдарына тең. ∆G = 0 тепе-теңдігіне жеткен кезде,

 p ^c p ^d				(2.53)
_r G ⁰ RT ln _	C	D	
	a	b
 ^p A ^pB			тт.

(2.51) теңдеуінен өзгеше, (2.53) теңдеудегі логарифмнің өрнегінде квадрат жақшада өнімдер мен реагенттердің стехиометрлік коэффициентіне тең дәрежесіндегі парциалды қысымның тепе-теңдіктегі мәнінің көбейтіндісі болады. Бұл көбейтіндіні химиялық реакцияның тепе-теңдік константасы деп атайды.

K _p

 p ^c p ^d







c ⁰

 d ⁰  a ⁰

 b ⁰ 

(2.54)

_



 exp _







 ^p A ^pB _т__т_.





K _p константасы идеал газдардың парциал қысымдары арқылы өрнектеледі және ол тек температураға тәуелді. (2.51) және (2.53) теңдеулердегі тепе-теңдік константасын ескере отырып, теңдеуді мына түрде жазамыз:

_r G⁰ RT ln K _p				(2.55)
_r G RT ln K _p	 RT ln	p^c	p ^d	(2.56)
_r G RT ln K _p	 RT ln	C	D	(2.56)
		C	D
		p ^a	p^b
		A	B

Бұл өрнектердің қолданбалы термодинамикада ролі маңызды:

Тәжірибені жүргізбей, ∆G есептеу үшін анықтамалық мәліметтерді қолданып, қоспаның тепе-теңдік құрамын анықтауға болады;

Егер реакцияның стандартты Гиббс энергиясы (немесе тепе-теңдік константасы) және араластыру кезеңінде реакцияласатын заттардың парциалдық қысымдары белгілі болса, ∆G белгісі бойынша процестің бағытын болжауға болады.

Парциалдық қысыммен өрнектелген тепе-теңдік константасынан бөлек, термодинамикалық есептеулерде басқа айнымалылар арқылы, мысалы, х мольдік үлес, немесе с молярлық арқылы өрнектелген тепе-теңдік константалары да қолданылады. Бұл жағдайда (1) реакция:

 x ^c x ^d



(2.57.а)

K _x

_



 ^xA ^xB

тт.

c^c c ^d



(2.57.б)

K_с

_



 ^cA ^cB

тт.

К_р, К_х және К_с арасындағы өзара байланысты Дальтон теңдеуі мен идеал газ күй теңдеуінің көмегімен жазады:

 p ^c

p ^d



 x ^c x ^d



_р сd ab

 _K _x _p cd ab

(2.58.а)

K _p

_



_



 ^p A ^pB

тт.

 ^xA ^xB

тт.

 p ^c p ^d



c^c c ^d



₍_RT ₎сd ab

 K_c (RT )^c^^d ^^a^^b

(2.58.б)

K _p

^



^



 ^pA ^pB

тт.

 ^cA ^cB

тт.

мұндағы р – газдың жалпы қысымы.

Идеал емес газдардың тепе-теңдік константасы (2.54) теңдеудей жазады, бірақ будың парциал қысымының орнында ұшқыштықты қояды:

	 f		c _f			d 		(2.59)
K _f	^		C		D		
			a		b
		^f A		^f B _т__т_.

Парциалдық қысым, концентрация, мольдік үлес, ұшқыштық немесе реакцияға қатысатын реагенттердің активтігін байланыстыратын жоғарыда жазылған өрнектерді массалар әсер ету заңы деп атайды.

Барлық тепе-теңдік константалары – өлшемсіз шамалар.
Оқытудың техникалық құралдары: интерактивті тақта, проектор сызба – кестелер, видео-, дыбыс аппаратурасы.

Оқытудың әдістері мен түрлері: баяндау, сұрақ – жауап, түсіндіру, кіріспе лекция

Деңгейлік тапсырмалар:

1деңгей. Химиялық тепе-теңдік жөнінде жазыңыз.

2-деңгей. Гомогенді тепе-теңдік, оның белгілері және шарттарын түсіндіріңіз.

3-деңгей. Химиялық реакцияның изотерма теңдеуін көрсетіңіз.

ОБСӨЖ тапсырмалары: Химиялық реакцияның тепе-теңдік константасы.

СӨЖ тапсырмалары: Химиялық ықтималдылық.
Пайдаланылатын әдебиеттер:

Х.Қ. Оспанов, Д.Х. Қамысбаев, Е.Х., т.б. Физикалық химия. Алматы: 2014, 544 б.
П. Эткинс, Дж. Де Паула. Физикалық химия. Тепе-теңдік термодинамика. Т-1, Алматы: 2012.
Ә. Қоқанбаев. Физикалық және коллоидтық химия. Алматы: 2011, 488 б.
П. Эткинс. Физическая химия. Т-1, 2002.

жүктеу/скачать 451,17 Kb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10