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

dnA=-d dnB=+d

- postęp reakcji, ma wymiar ilości substancji; [mol]

𝐴 𝐵

wykład 5

oznaczenie pochodnej, a nie różnicy

wykład 5

𝐝𝐆 = 𝛍𝐀𝐝𝐧𝐀 + 𝛍𝐁𝐝𝐧𝐁 = −𝛍𝐀𝐝𝛏 + 𝛍𝐁𝐝𝛏 = = −𝛍𝐀+ 𝛍𝐁 𝐝𝛏

dnA=-d dnB=+d

𝒅𝑮

𝒅𝝃 𝒑,𝑻= −𝛍𝐀+ 𝛍𝐁

∆𝒓𝑮 = −𝛍𝐀+ 𝛍𝐁

Różnica 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 = −𝛍𝐀 + 𝛍𝐁

𝐴 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.

∆𝒓𝑮 = −𝛍𝐀+ 𝛍𝐁 = (𝛍𝐁 + RTlnpB) - (𝛍𝐀

+ RTlnpA) = ∆𝒓𝑮 + RTln (

𝒑𝑩

𝒑𝑨)

∆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(xA InxA +xB InxB)

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.

wykład 5