Вопрос 1. Обратимость химических реакций и понятие о химическом равновесии

Необратимыми называются реакции, которые протекают только в одном направлении и идут до конца. Различают практически и совершенно необратимые реакции. В практически необратимых преобладает реакция, идущая в одном направлении. Среди них выделяют несколько типов:

1.Реакции двойного обмена с образованием малорастворимого вещества

NaCl + AgNO₃ NaNO₃ + AgCl

С1^- + Ag⁺ AgCI

2.Реакции с образованием газообразных веществ

Na₂CO₃ + 2HCl 2NaCl + H₂O + СO₂

CО₃^2- + 2Н⁺ H₂O + СO₂

3.Реакции с образованием малодиссоциирующих веществ

HNO₃ + KOH KNO₃ + H₂O

Н⁺ + ОН^- = H₂O

4.Ионные реакции окисления – восстановления

Zn + H₂SO₄ ZnSO₄ + H₂

Zn + 2H⁺ Zn⁺² + H₂

5.Реакции, приводящие к образованию комплексных соединений

CuSO₄ + 4NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4H₂O

Сu²⁺ + 4NH₄OH = [Cu(NH₃)₄] ²⁺ + 4H₂O

6.Реакции, сопровождающиеся выделением большого количества энергии

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 6СO₂ + 6H₂O H⁰= -2867кДж/моль

Примеры совершенно необратимых процессов:

2КClO₃ 2KCl + 3O₂

Pb(N₃)₂ Pb + 3N₂

(азид свинца)

(в обычных условиях нельзя получить бертолетову соль непосредственно из KCl и О₂),а также нельзя провести синтез азида свинца из азота и свинца.

Обратимыми называются реакции, которые протекают в противоположных направлениях и не идут до конца. Примеры обратимых реакций:

N₂ + 3H₂ 2NH₃

C + CO₂ 2CO

N₂ + O₂ 2NO

H₂ + J₂ 2HJ

PCl₅ PCl₃ + Cl₂

CO + Cl₂ COCl₂ (фосген)

2NO + O₂ 2NO

{CH₃COOH} + {C₂H₅OH} {CH₃COOC₂H₅} + {H₂O}- реакция этерификации (гидролиза) является равновесной, этерификация уксусной кислоты этанолом с получением этилацета,который гидролизуется водой до уксусной кислоты и этанола.

В ходе реакции устанавливается подвижное химическое равновесие, при котором скорости прямой и обратной реакции равны. Такое состояние системы реагирующих веществ, при котором скорости прямой и обратной реакций равны между собой называется химическим равновесием.

Для реакции в общем виде mA + nB pС + gD скорости прямой и обратной реакций описываются следующими кинетическими уравнениями

→

v₁ = к₁ · [A] ^m · [B] ⁿ

←

v₂ = k₂ · [C] ^p · [D] ^g

Концентрации реагирующих веществ, которые устанавливаются при химическом равновесии, называются равновесными, обозначаются при помощи квадратных скобок, в отличии от неравновесных. → ←

В состоянии динамического равновесия v₁ = v₂ - кинетическая концепция равновесия. С течением времени v₁ уменьшается, а v₂- увеличивается. В некоторый момент они становятся равными.

k₁ · [A]^m · [B]ⁿ = k₂· [C]^p · [D]^g

разделив обе части уравнения на k₂, получим

К_с = k₁/k₂ = [ C]^p · [D]^g/ [A]^m · [B]ⁿ

Этим выражением определяется классическая константа равновесия К_с обратимого процесса, она равна отношению констант прямой и обратной реакций К_с = k₁/k₂

Константа К_с, отражающая соотношение концентраций компонентов обратимой реакции в состоянии динамического равновесия называется константой равновесия.

К_с = [C]^p · [D]^g/ [A]^m · [B]ⁿ –