Факультет: Жаратылыстану

Кафедрасы: Химия және химиялық технология

Орындаған: МХӨТ-101 студенті Алжанова Айдана

Ақтөбе 2022

1. 
   Химиялық тепе-теңдік 
   
2. 
   Химиялық реакция тепе-теңдік константасы
   
3. 
   Изобаралық және изохоралық теңдеулер
   
4. 
   Қорытынды
   

Химиялық тепе-теңдік — бір немесе бірнеше қарама-қарсы жүретін қайтымды реакциялар жылдамдықтарының теңескен күйі. Қайтымды реакция аяғына дейін жүрмейді, ол басталғанда тура жүретін реакцияның жылдамдығы (v1) жоғары, кері реакция жылдамдығы (v2) баяу болады. Тура реакция жүрген сайын реакцияға алынған заттың концентрациясы азайып, v1 — жылдамдығы кемиді, керісінше, тіке реакциядан пайда болған өнімнің концентрациясы артып, v2 күшейеді. Біртіндеп екі реакция жылдамдығы теңеседі: v1=v2. Осындай жағдайды химиялық тепе-теңдік деп атайды. Тепе-теңдік орнағанмен қарама-қарсы бағытталған екі реакция да тоқтамай жүре береді. Егер сыртқы жағдай (қысым, концентрация, температура) өзгермесе реакция жылдамдықтары тең болып, химиялық тепе-теңдік орнаған қалпында қала береді, сондықтан оны жылжымалы немесе [динамикалық] тепе-теңдік деп те атайды. Реакцияласушы жүйенің бір тепе-теңдік күйден басқа басқа тепе-теңдік күйге ауысуын химиялық тепе-теңдіктің ығысуы дейді. Химиялық тепе-теңдік орнаған кездегі реакцияға қатысқан әр заттың концентрациясы тепе-теңдік концентрациясы деп аталады. Химиялық тепе-теңдікті сан жағынан сипаттайтын көрсеткіш тепе-теңдік константасы (тұрақтысы) (К) деп аталады: aA+bB=pP+qQ, мұндағы бас әріптер — заттардың формулалары, кіші әріптер — реакциядағы молекула сандарын көрсететін коэффициенттер. Тепе-теңдік константасы тура және кері реакциялардың жылдамдық константаларының (k1,k2) қатынасы деп те аталады: K=k1/k2. К — белгілі температурада тура реакция өнімдері мен реакциясы алынған заттардың мольдік көбейтінділерінің қатынасын көрсететін тұрақты шама. Тепе-теңдік константасының теңдеуі реакцияға қатысқан заттардың тепе-теңдік концентрацияларының бір-біріне тәуелділігін көрсетеді. Химиялық тепе-теңдікті зерттеудің теориялық және практикалық маңызы бар.

N2 +3Н2 →2NН3 

Алайда осы температурада аммиак тұрақсыз болғандықтан, ол ыдырап, бастапқы заттар пайда болады: 

2NН3→N2 +3Н2 

N2 +3Н2 ↔2NН3 

Осы реакцияның барысында реакцияға қатысатын заттардың концентрациясын өлшесе, онда азот пен сутек концентрациялары біртіндеп азаятынын, ал аммиак концентрациясының көбейетінін байқауға болады. Белгілі бір уақыт өткенде осы химиялық жүйені құратын құрамдас бөліктердің концентрациялары тұрақты болады да, өзгермейді. 
Бұл жағдайда химиялық тепе-теңдік жағдайына сәйкес келеді. Мұндай жағдайда аммиактың үлесі 25,41 болса, азот пен сутектің үлесі 73,61 болады. Осы құрамдас бөліктер концентрациясының тұрақтылығын химиялық реакция жүрмейтіндігімен емес және керісінше реакция жылдамдықтарының бірдей болатынымен түсіндіруге болады. Сондықтан химиялық тепе-теңдікті кейде динамикалық тепе-теңдік деп атайды да, тура және кері бағытта жүретін реакцияларды қайтымды реакциялар дейді. 
Химиялық реакция жүйенің тепе-теңдікке жақындайтын жағына қарай бағытталатынын айтқан болатын. Химиялық тепе-теңдік орныққанда изобаралық потенциал әрі қарай өзгермейді, яғни dG=0. Демек, неғұрлым dG 
көп болса, соғұрлым жүйе тепе-теңдік жағдайдан қашығырақ болады, яғни жүйенің химиялық реакцияға бейімділігі де басым болады. Реакция қайтымды болғандықтан тепе-теңдік жағдайға дейін солдан қарай ΔG<0 , ал тепе-теңдік жағдайдан кейін ΔG>0 болады. Алайда G-ның өзгерісін есептеу химиялық жылдамдық туралы ешқандай мәлімет бермейді. Химиялық жылдамдықты әрекеттесуші массалар заңына сүйене отырып білуге болады. 
Енді мынандай қайтымда реакциясын қарастырайық: 

А+В↔С+Д 

V1=К1 [A][B] 

Ал кері реакцияның жылдамдығын (V2) тағы да әрекеттесуші массалар заңына сүйеніп былай өрнектей аламыз: 

V2=К2 [С][Д] 

К1 [A][B]=К2 [С][Д] 

Бұдан: 

К1/К2=[С][Д]/[A][B] 

Екі тұрақты шаманың қатынасы (К1/ К2)да тұрақты шама, оны Кс деп белгілесек: 

Кс=[С][Д]/[A][B] 

Кс – химиялық тепе-теңдіктің константасы.

аА+bВ↔cC+dD, онда химиялық тепе-теңдік константасын былай көрсетеді: 

Кс=[С]с[Д]d/[A]а[B]b 

Тұрақты қысымда және тұрақты температурада мына реакцияны қарастырайық: 

Химиялық реакциялардың тепе-теңдігін қарастырғанда тепе-теңдік химиялық және термодинамикалық болып бөлінетінін еске ұстау қажет. Химимялық тепе-теңдік әрқашан қайтымды болады, химиялық реакцияның теңдеуін жазғанда кейде теңдік белгісінің орнына қарама- қарсы екі бағдарша қойылады. Мұның себебі тепе-теңдік жылжымалы, реакцияның өту жағдайына байланысты болады. Реакция тура және кері бағытта жүруі мүмкін. Жүйеде тепе-теңдік орнаған реакция тоқтап қалмайды, тек тура бағытта өтетін реакцияның жылдамдығына теңеседі, сөйтіп химиялық тепе- теңдік динамикалық болады. 
Термодинамикалық тепе-теңдікке химиялық реакциялар қайтымсыз процестерге жатады. Егер процесс қайтымды болса, жүйе өзінің бастапқы күйіне оралғанда онда және айналадағы ортада ешқандай өзгерістер болмауы тиіс. Ал химиялық реакция өткенде өзгерістер болады, мысалы, заттар түзіледі, жылу алмасу байқалады. Реакцияда термодинамикалық тепе- теңдік орнағанда қайтымсыз химимялық процесс тоқтап, оқшауланған жүйенің энтропиясы максимал мәнге келеді. Мұндай термодинамикалық тепе- теңдіктен жүйе өздігінен шықпайды. Химиялық процесс қайтымсыз болғандықтан оған термодинамиканың заңдарын қолдану үшін реакцияны квазистатикалы жағдайда жүргізу керек.
Химиялық тепе-теңдікті зерттеуде массалар әрекеттесу заңы өте маңызды роль атқарады. Тепе-теңдік константасы арқылы реакцияға қатысатын заттардың тепе-теңдіктегі концентрацияларының қатынастары беріледі. Бұл қатынасқа заттардың бастапқы концентрациясының мәндері әсер етпейді. Мысалы, төмендегі реакцияны қарастырайық: 

Н2+І2↔2НІ 

Бастапқы заттар сутегі мен йод арасындағы реакция алғашында тура бағытта, яғни сутегі түзілу бағытында өтеді. Осы тура процестің жылдамдығы сутегі йодтың парциалды қысымдарына тәуелді. Реакция барысында йод пен сутегі концентрациялары кемиді; соған байланысты реакцияның жылдамдығы төмендей бастайды. Ал йод сутектің түзілу барысында кері реакцияның жылдамдығы артады. Тура және кері реакциялардың жылдамдығы бір- біріне теңескенде жүйеде химиялық тепе-теңдік орнайды. Егер бастапқы зат ретінде йод сутекті алатын болсақ, ол реакция нәтижесінде сутегі мен йодка диссоциацияланады. Йод сутектің концентрациясы азайған сайын диссоциациялану процесінің жылдамдығы төмендеп, сутегі мен йодтың мөлшері көбейеді. Концентрациясы көбейген сайын сутегі мен йодтың әрекеттесу жылдамдығы артады. Бұл процесс жүйеде химимялық тепе- теңдік орнағанша, яғни тура және кері процестердің жылдамдықтары теңелгенше жүреді. 
Заттардың бастапқы концентрацияларына немесе парциалды қысымындарына байланысты олардың тепе-теңдіктегі құрамдары әр түрлі, бірақ концентрацияларының (парциалды қысымдарының) қатынастары тұрақты болады. Бұл қатынас тепе-теңдік константасы арқылы көрсетіледі. Тепе-теңдік константасы белгілі температурада берілген реакция үшін тұрақты бір мәнге тең болады. Жалпы алғанда КР(КС) мәндері нольден шексіздікке дейін болуы мүмкін, яғни

0≤K≤∞ 

А +В ↔ С+ D

Тепе-теңдік константасының КС жалпы формуласы концентрация арқылы келтірілсе:

КС=(CC*CD)/(CA*CB)