Обратимые и необратимые по направлению реакции. Термодинамические условия равновесия в изолированных и закрытых системах.

Необратимые химические реакции при данных условиях самопроизвольно протекают только в одном направлении и при этом получившиеся продукты не взаимодействуют друг с другом с образованием исходных веществ. В связи с этим необратимые реакции заканчиваются либо полным расходованием всех исходных веществ, либо – одного из них, находящегося в недостатке. Реакция с высокой долей вероятности будет необратимой, если при ее протекании выделяется или затрачивается большое количество энергии.

Обратимые реакции протекают одновременно в двух противоположных направлениях.

В начальный момент времени (когда в системе присутствуют только исходные вещества) протекает лишь прямая реакция, идущая слева направо. Скорость ее при этом будет максимальной, но в дальнейшем скорость прямой реакции будет падать (рис. 13).

В результате протекания прямой реакции в системе появятся и начнут накапливаться конечные вещества, которые будут взаимодействовать между собой. Это приведет к возникновению обратной реакции, идущей справа налево. Скорость ее в начальный момент времени будет равна нулю, но затем начнет плавно возрастать.

Состояния химического равновесия в случае обратимой реакции можно достичь двумя путями:

-из начального состояния системы, в котором находятся только исходные вещества,

-либо из начального состояния системы, в котором находятся только продукты реакции.

Состояние устойчивого термодинамического равновесия в изолированной системе наступает при максимуме энтропии.

Состояние устойчивого термодинамического равновесия в закрытой системе наступает при минимуме внутренней энергии, энтальпии, энергии Гельмгольца и Гиббса в зависимости от вида реакции.

Константа химического равновесия.

Константа химического равновесия — характеристика химической реакции , по значению которой можно судить о направлении процесса при исходном соотношении концентраций реагирующих в-в, о максимально возможном выходе продукта реакции при тех или иных условиях. Численное значение Kp характеризует положение равновесия при данной температуре и не меняется с изменением концентрации реагирующих в-в.  

aA+bB↔cC+dD

Кр=Кпр/Кобр 

[A]a и [B]b равновесные концентрации

Отношение констант скоростей прямой и обратной реакций является величиной постоянной и называется константой равновесия

КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

Коллигативные свойства растворов. Идеальный раствор.

Коллигативные свойства растворов – это такие их характеристики, которые находятся в прямой зависимости только от растворителя и концентрированности раствора.

-понижения давления пара,

-повышения температуры кипения,

-понижения температуры замерзания и

-понижение осмотического давления

Идеальным раствором называется раствор, образование которого не сопровождается химическим взаимодействием, изменением объёма и тепловым эффектом

Первый закон Рауля (формулировка и математическое выражение). Давление насыщенного пара.

Давление пара, содержащего нелетучее растворенное вещество, прямо пропорционально молярной доле растворителя

p=Kрх(Х1)

p- давление пара над раствором, Па

Кр-константа Рауля, Па

х(Х1)-молярная доля растворителя,Х1 равная n(X1)/n(X1)+n(X2), где n(X1)-кол-во растворителя, моль; n(X2)- кол-во растворенного вещества, моль

Второй закон Рауля (формулировка и математическое выражение).

Второй закон Рауля: Повышение температуры кипения∆T_кип или понижение температуры замерзания ∆T_зам разбавленных растворов неэлектролитов пропорциональны числу частиц растворенного вещества и не зависят от его природы. Математическое выражение:

∆T_кип =Eb

∆T_зам =Kb

где Е и К – коэффициенты пропорциональности, cоответственно эбуллиоскопическая и криоскопическая константы, зависящие только от природы растворителя, для воды К=1,86, Е=0,516, а b – моляльность раствора. (Напомним, что моляльность раствора – это количество растворѐнного вещества, приходящееся на 1 кг растворителя.)