chemia stosowana I

temat:

równowaga chemiczna

reakcja chloru z wodorem

reakcja łańcuchowa—> wybuch!

Cl2 + H2 2 HCl

H• + Cl2 HCl + Cl•Cl• + H2 HCl + H•Cl2 h 2 Cl•

2 Cl• Cl2

H• + Cl• HCl2 H• H2

inicjacjapropagacja

terminacja

światło

Cl2 2 Cl•równowaga

reakcja fotolitycznej dysocjacji chloru

Energia do cząsteczki może być dostarczonawyłącznie w postaci kwantowej.

Cl2 2 Cl•Ciepło dysocjacji Cl2 wynosi 243,5 kJ/molco odpowiada 4,044×10–19 J/cząsteczkę Cl2.

Kwant energii promienistej wynosi E = h.

Podstawiając E i h oraz uwzględniając, że = c/można wyznaczyć długość fali światła: = 491 nm

Światło o większej energii (krótszych falach) może pobudzićreakcję w mieszaninie chloru i wodoru: nadfiolet, niebieskie.Światło żółte, czerwone i podczerwień nie dadzą efektu.

Wartość stałej Plancka wynosi h = 6,626×10–34 Js.

równowaga jodowodoru

Położenie stanu równowagi nie zależy od ilości substratówi produktów na początku reakcji (przy zachowaniu stosunków stechiometrycznych).

I2 + H2 2 HII2 + H2 2 HI 2 HI I2 + H2

zmiana położenia stanu równowagi

Usuwając substrat można przesunąć położenie stanu równowagi w lewo, usuwając produkt –– w prawo.

I2 + H2 2 HI

zmiana położenia stanu równowagi

Dodając substrat można przesunąć położenie stanu równowagi w prawo, dodając produkt –– w lewo.

I2 + H2 2 HI

wpływ temperatury na położenie stanu równowagi

CO2 + H2 CO + H2O – 41,2 kJ;Q = +41,2 kJ/mol

reakcje chemiczne:egzotermiczne –

przebiegające z wydzieleniem energii z układu do otoczenia(lub wzrostem temperatury)ciepło reakcji Q < 0

endotermiczne –przebiegające z pobraniem energii przez układ z otoczenia(lub obniżeniem temperatury) ciepło reakcji Q > 0

CO + H2O CO2 + H2 + 41,2 kJ;Q = –41,2 kJ/mol

wpływ temperatury na położenie stanu równowagi

CO2 + H2 CO + H2O – 41,2 kJstan początkowy: 3 2 1 0 moli

Dla reakcji endotermicznych podwyższenie temperatury powoduje przesunięcie stanu równowagi w prawo, a obniżenie – w lewo.

Dla reakcji egzotermicznych podwyższenie temperatury powoduje przesunięcie stanu równowagi w lewo, a obniżenie – w prawo.

wpływ ciśnienia na położenie stanu równowagi

N2 + 3 H2 2 NH3 + 92,3 kJ

Zwiększenie ciśnienia w układzie powoduje przesunięcie stanu równowagi w kierunku mniejszej ilości moli składników gazowych, zmiejszenie – w kierunku większej ilości moli gazu.

Dla syntezy amoniaku wzrost ciśnienia przesuwa równowagę w prawo.

reguła „przekory” le Chateliera

Jeżeli w dowolnym układzieznajdującym się w stanie równowagi

zmieni się parametr opisujący ten układ(ciśnienie, temperatura, stężenia składników)

stan równowagi w układzie przesunie się,

tak aby przeciwdziałać tej zmianie.

stała równowagi reakcji chemicznej

a A + b B = c C + d Da A + b B c C + d D

0 = A A + B B + C C + D D

Wartośćstałej równowagizależy odtemperaturyi ciśnienia!

stała równowagi reakcji chemicznej

a A + b B = c C + d D0 = A A + B B + C C + D D

dla roztworów:

stała równowagi reakcji chemicznejdla gazów:

Nie zależy od ciśnienia!

przykłady równowag

I2 + H2 2 HI – 51,9 kJ

N2 + 3 H2 2 NH3 + 92,3 kJ

CO2 + H2 CO + H2O – 41,2 kJ

temperatura równowaga ciśnienie równowaga =

temperatura równowaga ciśnienie równowaga

temperatura równowaga ciśnienie równowaga =

przykłady równowag

N2O4 2 NO2 – 58,4 kJ

2 SO2 + O2 2 SO3 + 191,4 kJ

temperatura równowaga ciśnienie równowaga

temperatura równowaga ciśnienie równowaga

przykłady równowag

CaCO3/s/ CaO/s/ + CO2 – 177,4 kJ

CO2 + C/s/ 2 CO – 172,5 kJ

temperatura równowaga ciśnienie równowaga

temperatura równowaga ciśnienie równowaga