Hằng số cân bằng là gì

Trạng thái cân bằng hóa học của các quá trình thuận nghịch được đặc trưng về mặt định lượng bởi hằng số cân bằng. Ví dụ, đối với phản ứng thuận nghịch [7.3], theo định luật tác dụng của khối lượng [xem § 6.1], tốc độ của phản ứng trực tiếp v [và phản ứng nghịch chuyển v2, tương ứng, sẽ được viết như sau: Tại thời điểm trạng thái của đạt tới trạng thái cân bằng hóa học, tốc độ của các phản ứng thuận và nghịch bằng nhau, tức là trong đó Kg - hằng số cân bằng, là tỷ số giữa các hằng số tốc độ của phản ứng thuận và nghịch, Ở vế phải của phương trình [7.4] là các nồng độ của Các chất tương tác được thiết lập khi đạt đến trạng thái cân bằng, - nồng độ cân bằng [thường là nồng độ mol]. Vế trái của phương trình [7.4] là một giá trị không đổi [ở nhiệt độ không đổi]. Dạng tổng quát, trạng thái cân bằng Định luật này là một trong những định luật quan trọng nhất trong hóa học. Từ phương trình động học của bất kỳ phản ứng hóa học nào, người ta có thể viết ngay quan hệ ở dạng [7.6], liên hệ giữa nồng độ cân bằng của chất phản ứng và sản phẩm phản ứng. Nếu hằng số Kc được xác định bằng thực nghiệm bằng cách đo nồng độ cân bằng của tất cả các chất ở một nhiệt độ nhất định, thì giá trị thu được có thể được sử dụng trong tính toán cho các trường hợp cân bằng khác ở cùng nhiệt độ. Cần đặc biệt lưu ý rằng, trái ngược với quy luật tác dụng của khối lượng đối với tốc độ phản ứng [xem § 6.1], trong trường hợp này trong phương trình [7.6] các số mũ p, q, p, m, v.v. luôn bằng hệ số cân bằng trong phản ứng cân bằng [7,5]. Đối với các phản ứng liên quan đến chất khí, hằng số cân bằng được biểu thị bằng áp suất riêng phần chứ không phải theo nồng độ của chúng. Trong trường hợp này, hằng số cân bằng được ký hiệu là Kg, trị số của hằng số cân bằng đặc trưng cho xu hướng thực hiện phản ứng, hay nói cách khác, xác định sản lượng của nó. Hiệu suất phản ứng là tỷ số giữa lượng sản phẩm thực tế thu được với lượng sẽ thu được nếu phản ứng diễn ra đến hết [thường được biểu thị bằng phần trăm]. Do đó, đối với Ku *> 1, hiệu suất của phản ứng [7,5] là lớn, vì trong trường hợp này V lớn hơn nhiều so với bình phương nồng độ của các ion bạc. Ngược lại, một giá trị thấp của K, ví dụ, trong phản ứng AgI [T] ^ Ag ++ r cho thấy rằng tại thời điểm cân bằng đạt được, một lượng không đáng kể của bạc iođua Agl đã bị hòa tan. Thật vậy, độ hòa tan của Agl trong nước là rất thấp. Chúng ta chú ý đến hình thức viết biểu thức cho các hằng số cân bằng [xem cột 2 của bảng 7.1]. Nếu nồng độ của một số thuốc thử không thay đổi đáng kể trong quá trình phản ứng thì chúng không được đưa vào biểu thức của hằng số cân bằng, nhưng được đưa vào chính hằng số cân bằng [trong Bảng 7.1, các hằng số đó được ký hiệu là K1]. Ví dụ, đối với phản ứng [7.7], thay cho biểu thức Hằng số cân bằng hóa học trong Bảng. 7L chúng ta tìm được biểu thức Điều này là do nồng độ của đồng kim loại và bạc kim loại được đưa vào hằng số cân bằng. Nồng độ của đồng kim loại được xác định bởi mật độ của nó và không thể thay đổi được. Điều tương tự cũng có thể nói về nồng độ của bạc kim loại. Vì không có nồng độ nào trong số này phụ thuộc vào lượng kim loại lấy vào, nên không cần tính đến chúng khi tính hằng số cân bằng. Biểu thức của hằng số cân bằng trong sự hòa tan của AgCl và Agl được giải thích tương tự. Đối với hằng số cân bằng của phản ứng phân ly của nước [K1- = 10 "14 ở 25 ° C], xem chi tiết trong § 9.2.

Hằng số cân bằng hóa học- một đặc trưng của phản ứng hóa học, bằng giá trị của nó mà người ta có thể phán đoán hướng của quá trình ở tỷ lệ ban đầu của nồng độ của các chất phản ứng, hiệu suất tối đa có thể có của sản phẩm phản ứng trong những điều kiện nhất định.

Hằng số cân bằng hóa học được xác định bởi quy luật tác dụng của khối lượng. Giá trị của nó được tính toán hoặc dựa trên dữ liệu thực nghiệm. Hằng số cân bằng hóa học phụ thuộc vào bản chất của các chất phản ứng và vào nhiệt độ.

Hằng số cân bằng và năng lượng Gibbs

Hằng số cân bằng ~ K liên quan đến năng lượng tự do Gibbs ~ \ Delta G như sau:

Phương trình trên cho phép tính K từ giá trị của ΔG °, và sau đó là nồng độ cân bằng [áp suất riêng phần] của thuốc thử.

Từ phương trình này có thể thấy rằng hằng số cân bằng rất nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ [nếu chúng ta biểu diễn hằng số từ đây, thì nhiệt độ sẽ ở dạng số mũ]. Đối với quá trình thu nhiệt, sự tăng nhiệt độ tương ứng với sự tăng của hằng số cân bằng, đối với quá trình tỏa nhiệt, sự giảm của nó. Hằng số cân bằng không phụ thuộc vào áp suất, trừ trường hợp áp suất rất cao [từ 100 Pa].

Sự phụ thuộc của hằng số cân bằng vào các yếu tố entanpi và entropi cho thấy ảnh hưởng của bản chất của thuốc thử đối với nó.

Hằng số cân bằng và tốc độ phản ứng

Bạn có thể biểu thị hằng số cân bằng theo tốc độ phản ứng. Trong trường hợp này, hằng số cân bằng được định nghĩa là

trong đó ~ k_1 là hằng số tốc độ của phản ứng thuận, ~ k _ [- 1] là hằng số tốc độ của phản ứng nghịch.

Nếu rút hết dung dịch axit và kiềm, thì muối và nước sẽ được tạo thành, ví dụ:

HCl + NaOH \ u003d NaCl + H 2 O, và nếu các chất được lấy theo đúng tỷ lệ, dung dịch có phản ứng trung tính và thậm chí không còn dấu vết của axit clohydric và natri hiđroxit trong đó. Nếu bạn thử thực hiện phản ứng trong dung dịch giữa các chất tạo thành - natri clorua và nước, thì sẽ không thấy thay đổi nào. Trong những trường hợp như vậy, người ta nói rằng phản ứng của một axit với một kiềm là không thể thuận nghịch, tức là không có phản ứng trở lại. Nhiều phản ứng thực tế là không thể đảo ngược ở nhiệt độ phòng, ví dụ,

H 2 + Cl 2 \ u003d 2HCl, 2H 2 + O 2 \ u003d 2H 2 O, v.v.

Nhiều phản ứng đã có thể thuận nghịch trong các điều kiện thông thường, có nghĩa là phản ứng ngược xảy ra ở một mức độ đáng chú ý. Ví dụ, nếu bạn cố gắng trung hòa với kiềm một dung dịch nước của axit hipoclorơ rất yếu, thì phản ứng trung hòa không đi đến cùng và dung dịch có môi trường kiềm mạnh. Điều này có nghĩa là phản ứng HClO + NaOH NaClO + H 2 O là phản ứng thuận nghịch, tức là các sản phẩm của phản ứng này, phản ứng với nhau, một phần chuyển thành các hợp chất ban đầu. Kết quả là dung dịch có phản ứng kiềm. Phản ứng tạo thành este là phản ứng thuận nghịch [phản ứng nghịch được gọi là phản ứng xà phòng hóa]: RCOOH + R "OH RCOOR" + H 2 O, nhiều quá trình khác.

Giống như nhiều khái niệm khác trong hóa học, khái niệm về tính thuận nghịch phần lớn là tùy ý. Thông thường, một phản ứng được coi là không thể đảo ngược, sau đó nồng độ của các chất ban đầu thấp đến mức không thể phát hiện được [tất nhiên, điều này phụ thuộc vào độ nhạy của các phương pháp phân tích]. Khi các điều kiện bên ngoài thay đổi [chủ yếu là nhiệt độ và áp suất], một phản ứng không thuận nghịch có thể trở thành phản ứng thuận nghịch và ngược lại. Vì vậy, ở áp suất khí quyển và nhiệt độ dưới 1000 ° C, phản ứng 2H 2 + O 2 \ u003d 2H 2 O vẫn có thể được coi là không thể đảo ngược, trong khi ở nhiệt độ 2500 ° C trở lên, nước phân ly thành hydro và oxy khoảng 4. %, và ở nhiệt độ 3000 ° С - đã tăng 20%.

Vào cuối thế kỷ 19 Nhà hóa học vật lý người Đức Max Bodenstein [1871–1942] đã nghiên cứu chi tiết các quá trình hình thành và phân ly nhiệt của hydro iot: H 2 + I 2 2HI. Bằng cách thay đổi nhiệt độ, anh ta có thể đạt được dòng ưu tiên chỉ có phản ứng thuận hoặc chỉ phản ứng nghịch, nhưng trong trường hợp chung, cả hai phản ứng tiến hành đồng thời theo các hướng ngược nhau. Có rất nhiều ví dụ như vậy. Một trong những phản ứng nổi tiếng nhất là phản ứng tổng hợp amoniac 3H 2 + N 2 2NH 3; nhiều phản ứng khác cũng có tính chất thuận nghịch, ví dụ phản ứng oxi hóa lưu huỳnh đioxit 2SO 2 + O 2 2SO 3, phản ứng của axit hữu cơ với rượu, v.v.

Tốc độ phản ứng và cân bằng.

Để xảy ra phản ứng thuận nghịch A + B C + D. Nếu chúng ta giả sử rằng các phản ứng thuận và nghịch diễn ra trong một giai đoạn thì tốc độ của các phản ứng này sẽ tỷ lệ thuận với nồng độ của các thuốc thử: tốc độ của phản ứng trực tiếp v 1 = k 1 [A] [B], tốc độ phản ứng ngược v 2 = k 2 [C] [D] [dấu ngoặc vuông ghi nồng độ mol của các thuốc thử]. Có thể thấy rằng khi tiến hành phản ứng trực tiếp, nồng độ của các chất ban đầu A và B giảm tương ứng và tốc độ của phản ứng trực tiếp cũng giảm theo. Tốc độ của phản ứng nghịch, lúc đầu bằng 0 [không có sản phẩm C và D], tăng dần. Không sớm thì muộn, thời điểm tốc độ của phản ứng thuận và nghịch sẽ bằng nhau. Sau đó, nồng độ của tất cả các chất - A, B, C và D không thay đổi theo thời gian. Điều này có nghĩa là phản ứng đã đạt đến vị trí cân bằng, và nồng độ của các chất không thay đổi theo thời gian được gọi là cân bằng. Nhưng, không giống như cân bằng cơ học, tại đó mọi chuyển động dừng lại, ở trạng thái cân bằng hóa học, cả hai phản ứng - cả trực tiếp và ngược lại - tiếp tục diễn ra, nhưng tốc độ của chúng bằng nhau và do đó dường như không có thay đổi nào xảy ra trong hệ.

Có nhiều cách để chứng minh dòng phản ứng thuận và nghịch sau khi đạt trạng thái cân bằng. Ví dụ, nếu một ít đồng vị hydro, đơteri D 2, được đưa vào hỗn hợp hydro, nitơ và amoniac, ở vị trí cân bằng, thì một phép phân tích nhạy sẽ phát hiện ngay sự hiện diện của nguyên tử đơteri trong phân tử amoniac. Và ngược lại, nếu một ít amoniac đơteri NH 2 D được đưa vào hệ thống thì ngay lập tức đơteri sẽ xuất hiện trong các chất ban đầu dưới dạng phân tử HD và D 2. Một thí nghiệm ngoạn mục khác được thực hiện tại Khoa Hóa học của Đại học Tổng hợp Moscow. Đĩa bạc được đặt trong dung dịch bạc nitrat và không quan sát thấy sự thay đổi nào. Sau đó người ta cho một lượng không đáng kể các ion bạc phóng xạ vào dung dịch, sau đó tấm bạc trở nên phóng xạ. Chất phóng xạ này không thể bị "rửa trôi" bằng cách tráng đĩa bằng nước hoặc rửa bằng axit clohydric. Chỉ khắc bằng axit nitric hoặc xử lý cơ học bề mặt bằng giấy nhám mịn mới làm cho nó không hoạt động. Chỉ có một cách giải thích thí nghiệm này: có sự trao đổi liên tục của các nguyên tử bạc giữa kim loại và dung dịch, tức là trong hệ có phản ứng thuận nghịch Ag [tv] - e - \ u003d Ag +. Do đó, việc bổ sung các ion phóng xạ Ag + vào dung dịch đã dẫn đến việc chúng "nhúng" vào tấm ở dạng các nguyên tử trung hòa về điện, nhưng vẫn mang tính phóng xạ.

Như vậy, không chỉ các phản ứng hóa học giữa các chất khí hoặc các dung dịch ở trạng thái cân bằng mà còn có các quá trình hòa tan kim loại và kết tủa. Ví dụ, một chất rắn tan nhanh nhất khi được đặt trong dung môi nguyên chất khi hệ ở xa trạng thái cân bằng, trong trường hợp này là dung dịch bão hòa. Dần dần, tốc độ hòa tan giảm, và đồng thời tốc độ của quá trình ngược lại tăng lên - sự chuyển đổi của một chất từ ​​dung dịch thành kết tủa tinh thể. Khi dung dịch bão hòa, hệ đạt trạng thái cân bằng, trong khi tốc độ hòa tan và kết tinh bằng nhau, và khối lượng của kết tủa không thay đổi theo thời gian.

Không đổi thế cân bằng.

Thông số quan trọng nhất đặc trưng cho phản ứng hóa học thuận nghịch là hằng số cân bằng Đến. Nếu chúng ta viết cho phản ứng thuận nghịch được coi là A + D C + D điều kiện bằng nhau về tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch ở trạng thái cân bằng - k 1 [A] bằng [B] bằng = k 2 [C] bằng [D] bằng, khi đó [C] bằng [D] bằng / [A] bằng [B] bằng = k 1 /k 2 = Đến, sau đó là giá trị Đếnđược gọi là hằng số cân bằng của phản ứng hoá học.

Vì vậy, ở trạng thái cân bằng, tỉ số giữa nồng độ của sản phẩm phản ứng với tích của nồng độ của chất phản ứng là không đổi nếu nhiệt độ không đổi [hằng số tốc độ k 1 và k 2 và do đó hằng số cân bằng Đến phụ thuộc vào nhiệt độ, nhưng không phụ thuộc vào nồng độ của thuốc thử]. Nếu một số phân tử của chất ban đầu tham gia phản ứng và một số phân tử của sản phẩm [hoặc các sản phẩm] được tạo thành, thì nồng độ của các chất trong biểu thức cho hằng số cân bằng được nâng lên thành lũy thừa tương ứng với hệ số cân bằng của chúng. Vì vậy, đối với phản ứng 3H 2 + N 2 2NH 3, biểu thức của hằng số cân bằng được viết dưới dạng K= 2 bằng nhau / 3 bằng nhau bằng nhau. Phương pháp mô tả để tính hằng số cân bằng, dựa trên tốc độ của phản ứng thuận và nghịch, không thể được sử dụng trong trường hợp chung, vì đối với các phản ứng phức tạp, sự phụ thuộc của tốc độ vào nồng độ thường không được biểu thị bằng một phương trình đơn giản hoặc không được biết trước. ở tất cả. Tuy nhiên, trong nhiệt động lực học, người ta chứng minh rằng công thức cuối cùng cho hằng số cân bằng hóa ra là đúng.

Đối với các hợp chất ở thể khí, thay vì nồng độ, có thể dùng áp suất khi viết hằng số cân bằng; Rõ ràng, giá trị số của hằng số có thể thay đổi trong trường hợp này nếu số phân tử thể khí ở vế phải và vế trái của phương trình không giống nhau.

Đồ thị thể hiện cách hệ thống tiếp cận trạng thái cân bằng [đồ thị như vậy được gọi là đường cong động học] được thể hiện trong các hình bên.

1. Để phản ứng không thuận nghịch. sau đó k 2 \ u003d 0. Một ví dụ là phản ứng của hydro với brom ở 300 ° C. Đường cong động học cho thấy sự thay đổi nồng độ của các chất A, B, C, D [trong trường hợp này là H 2, Br 2 và HBr] tùy thuộc vào thời gian. Để đơn giản, nồng độ ban đầu của thuốc thử H 2 và Br 2 được giả thiết là bằng nhau. Có thể thấy rằng nồng độ của các chất ban đầu là kết quả của phản ứng không thuận nghịch giảm về 0, trong khi tổng nồng độ của các sản phẩm bằng tổng nồng độ của các chất phản ứng. Cũng có thể thấy rằng tốc độ phản ứng [độ dốc của đường cong động học] là cực đại khi bắt đầu phản ứng, và sau khi kết thúc phản ứng, đường cong động năng đạt một mặt cắt ngang [tốc độ phản ứng bằng không]. Đối với phản ứng không thuận nghịch, hằng số cân bằng không được nhập, vì nó không được xác định [K ® Ґ].

2. Để k 2 = 0 và k 2k1 và Đến> 1 [phản ứng của hydro với iot ở 300 ° C]. Ban đầu, các đường cong động học hầu như không khác trường hợp trước, vì tốc độ phản ứng nghịch thấp [nồng độ sản phẩm thấp]. Khi HI tích lũy, tốc độ của phản ứng nghịch tăng, trong khi phản ứng thuận giảm. Tại một thời điểm nào đó, chúng sẽ bằng nhau, sau đó nồng độ của tất cả các chất không còn thay đổi theo thời gian - tốc độ phản ứng trở thành 0, mặc dù phản ứng vẫn chưa đi đến hồi kết. Trong trường hợp này [ K> 1] trước khi đạt đến trạng thái cân bằng [phần bóng mờ], phản ứng trực tiếp có thời gian đi đến độ sâu đáng kể, do đó, trong hỗn hợp cân bằng có nhiều sản phẩm [C và D] hơn chất ban đầu A và B - cân bằng là lệch sang phải.

3. Đối với phản ứng este hoá của axit axetic [A] với etanol [B] ở 50 ° C, hằng số tốc độ của phản ứng thuận nhỏ hơn phản ứng nghịch là: k 1 k 2, vì vậy K

4. Trong một trường hợp tương đối hiếm, khi hằng số tốc độ của phản ứng thuận và nghịch bằng nhau [ k 1 = k 2 , K= 1], đối với phản ứng A + B = C + D tại [A] 0 = [B] 0 trong một hỗn hợp cân bằng, nồng độ của nguyên liệu ban đầu và sản phẩm sẽ giống nhau và các đường cong động học sẽ hợp nhất. Đôi khi các điều kiện như vậy có thể được tạo ra bằng cách lựa chọn nhiệt độ thích hợp. Ví dụ, đối với phản ứng thuận nghịch CO + H 2 O \ u003d H 2 + CO 2 Đến\ u003d 1 ở nhiệt độ khoảng 900 ° C. Ở nhiệt độ cao hơn, hằng số cân bằng cho phản ứng này nhỏ hơn 1 [ví dụ: ở 1000 ° C Đến\ u003d 0,61] và cân bằng chuyển dịch theo hướng CO và H 2 O. Ở nhiệt độ thấp hơn K> 1 [ví dụ: ở 700 ° C Đến\ u003d 1.64] và cân bằng chuyển dịch theo hướng CO 2 và H 2.

Nghĩa K có thể coi như là một đặc trưng của tính không thuận nghịch của phản ứng trong các điều kiện nhất định. Vì vậy nếu K là rất cao, có nghĩa là nồng độ của các sản phẩm phản ứng cao hơn nhiều so với nồng độ của nguyên liệu ban đầu ở trạng thái cân bằng, tức là phản ứng gần như đã hoàn thành. Ví dụ, đối với phản ứng NiO + H 2 Ni + H 2 O ở 523 K [250 ° C] Đến\ u003d [H 2 O] bằng / [H 2] bằng \ u003d 800 [nồng độ chất rắn không đổi và trong biểu thức cho Đến không bao gồm]. Do đó, trong một thể tích kín, sau khi đạt đến trạng thái cân bằng, nồng độ của hơi nước sẽ lớn hơn nồng độ của hydro 800 lần [ở đây, nồng độ có thể được thay thế bằng áp suất tỷ lệ với chúng]. Vì vậy, phản ứng này ở nhiệt độ chỉ định gần như hoàn thành. Nhưng đối với phản ứng WO 2 + 2H 2 W + 2H 2 O ở cùng nhiệt độ Đến\ u003d [[H 2] bằng / [H 2 O] bằng] 2 \ u003d 10 -27, do đó, vonfram đioxit trên thực tế không bị khử bởi hydro ở 500 K.

Giá trị Đếnđối với một số phản ứng được cho trong bảng.

ĐỐI VỚI GIÁO VIÊN THCS, HỌC SINH CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VÀ HỌC SINH LỚP 9–10 QUYẾT ĐỊNH XỬ LÝ CÁC PHƯƠNG ÁN HÓA HỌC VÀ KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TEXTBOOK · VẤN ĐỀ · HỘI THẢO LAO ĐỘNG · CÂU CHUYỆN KHOA HỌC CẦN ĐỌC

§ 3.2. Không đổi thế cân bằng
và thế đẳng áp của phản ứng

Hằng số cân bằng có thể dễ dàng tìm thấy từ giá trị của thế đẳng áp, được tính toán từ dữ liệu dạng bảng về entanpi của sự hình thành và entropi của nguyên liệu ban đầu và sản phẩm phản ứng

Bạn sẽ cần công thức này khi bạn cần tính hằng số cân bằng của phản ứng đang nghiên cứu.

Trong hướng dẫn này, chúng tôi không cố gắng đưa ra các công thức có sẵn mà để suy ra chúng bằng cách sử dụng các phương pháp logic toán học đơn giản nhất, vì vậy suy ra của công thức này được đưa ra bên dưới. Sau khi đọc tài liệu này, bạn sẽ làm quen với các biểu diễn đơn giản nhất của lý thuyết xác suất, với entropy kích hoạt, v.v.

Không chỉ năng lượng hoạt hóa quyết định tốc độ của một phản ứng hóa học. Kích thước và hình dạng của các phân tử phản ứng và sự sắp xếp của các nguyên tử phản ứng hoặc nhóm của chúng trong chúng có vai trò rất lớn. Về vấn đề này, khi hai hạt va chạm, định hướng cụ thể của chúng rất quan trọng, tức là sự tiếp xúc của chính xác các tâm phản ứng.

Chúng ta hãy biểu thị xác suất định hướng của các phân tử cần thiết cho tương tác trong một vụ va chạm là W:

Lôgarit tự nhiên của W nhân với hằng số khí R được gọi là entropi hoạt hóa S a:

Từ biểu thức này như sau:

Từ đó, theo định nghĩa của lôgarit, chúng ta có được xác suất của định hướng yêu cầu:

Xác suất định hướng cần thiết để phản ứng tiến hành càng lớn, tốc độ của nó càng cao và do đó, hằng số tốc độ, có thể được viết:

Trước đó chúng ta đã biết rằng hằng số tốc độ phụ thuộc vào năng lượng kích hoạt và nhiệt độ:

Do đó, hằng số tốc độ phụ thuộc vào năng lượng hoạt hóa, nhiệt độ và entropi hoạt hóa:

Chúng tôi giới thiệu hệ số tỉ lệ Z và đặt dấu bằng:

Biểu thức kết quả được gọi là phương trình cơ bản của động học hóa học.

Phương trình này giải thích một số khía cạnh của xúc tác: chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng và tăng entropi của sự hoạt hóa, tức là làm tăng xác suất định hướng của các hạt phản ứng thích hợp cho tương tác.

Điều thú vị là lưu ý rằng entropi của sự hoạt hóa không chỉ tính đến một định hướng nhất định của các hạt, mà còn tính đến thời gian tiếp xúc tại thời điểm va chạm. Nếu thời gian tiếp xúc của các hạt rất ngắn, thì mật độ điện tử của chúng không có thời gian để phân bố lại để hình thành các liên kết hóa học mới, và các hạt, đẩy lùi, phân chia theo các hướng khác nhau. Chất xúc tác cũng làm tăng đáng kể thời gian tiếp xúc của các hạt phản ứng.

Một đặc điểm khác của hoạt động xúc tác là chất xúc tác lấy năng lượng dư thừa từ hạt mới hình thành, và nó không bị phân hủy thành các hạt ban đầu do hoạt động năng lượng cao của nó.

Bạn biết rằng hằng số cân bằng là tỷ số giữa các hằng số tốc độ của phản ứng thuận và nghịch:

Chúng ta hãy thay các hằng số tốc độ của phản ứng thuận và nghịch bằng các biểu thức của phương trình cơ bản của động học hóa học:

Tỷ số của hai hệ số tương ứng Z pr / Z arr là một giá trị không đổi mà chúng ta sẽ đưa vào giá trị của hằng số cân bằng, đó là lý do tại sao nó sẽ vẫn là một hằng số, như trước đây.

Nếu bạn nhớ các quy tắc hoạt động với hàm mũ, bạn sẽ hiểu được sự biến đổi của công thức:

Theo định luật Hess, sự khác biệt giữa năng lượng hoạt hóa của phản ứng nghịch và phản ứng trực tiếp là sự thay đổi entanpi [xác minh điều này bằng cách vẽ biểu đồ entanpi của một phản ứng diễn ra với sự tỏa nhiệt và đừng quên rằng trong trường hợp này D H< 0 ]:

Tương tự, sự khác biệt

Giải thích tại sao lại có dấu trừ trước dấu ngoặc.

Chúng tôi nhận được phương trình:

Hãy tính logarit của cả hai vế của phương trình này:

Chúng tôi lấy ở đâu:

Phương trình này quan trọng đối với hóa học và các ngành khoa học khác đến nỗi nhiều sinh viên hóa học nước ngoài mặc áo có công thức này trên người.

Nếu một D Gđược biểu thị bằng J / mol, khi đó công thức có dạng:

Công thức này có một điểm đặc biệt: nếu hằng số cân bằng được xác định thông qua áp suất của các chất ở thể khí, thì áp suất của các chất này trong khí quyển [1 atm = 101325 Pa = 760 mm Hg] được thay thế vào biểu thức của hằng số cân bằng.

Công thức này cho phép một giá trị đã biết D G phản ứng, tính hằng số cân bằng và từ đó tìm ra thành phần của hệ cân bằng ở nhiệt độ nhất định. Công thức cho thấy hằng số cân bằng càng cao và hỗn hợp phản ứng cân bằng càng chứa nhiều sản phẩm phản ứng [các chất ở phía bên phải của phương trình phản ứng] thì sự thay đổi thế đẳng áp của phản ứng càng âm. Và ngược lại, hằng số cân bằng có giá trị càng thấp và hỗn hợp cân bằng càng chứa ít sản phẩm phản ứng và càng nhiều chất khởi đầu thì giá trị âm càng nhỏ. D G.

Khi hằng số cân bằng lớn hơn 1 và thế đẳng áp âm, thường nói rằng cân bằng chuyển dịch theo hướng các sản phẩm phản ứng, hoặc sang phải. Khi hằng số cân bằng nhỏ hơn 1 và thế năng đẳng tích dương, người ta thường nói rằng cân bằng chuyển dịch về phía các chất ban đầu, hoặc sang trái.

Khi hằng số cân bằng bằng 1 thì thế năng đẳng tích bằng 0. Trạng thái này của hệ được coi là ranh giới giữa sự chuyển dịch của cân bằng sang phải hoặc sang trái. Khi đối với một phản ứng nhất định, sự thay đổi trong thế đẳng áp là âm [ D G 0, nói rằng phản ứng không đi qua.

Vì vậy,

D G 0, sau đó Đến0, khi đó sự tăng áp suất sẽ làm chuyển dịch cân bằng theo hướng ngược lại và sự giảm áp suất theo hướng phản ứng trực tiếp. [Sơ đồ có thể viết: tại Dn = 0 P không ảnh hưởng; tại Dn0 Р ¬, ¯Р ®]. Nguyên lý Le Chatelier có thể áp dụng cho cả hệ thống đồng nhất và không đồng nhất và đưa ra một đặc tính định tính của sự chuyển dịch cân bằng.

Hằng số cân bằng dùng để làm gì?

Trong phản ứng thuận nghịch thì hằng số cân bằng K là một đại lượng có ý nghĩa quan trọng; nó cho biết mức độ xảy ra của một phản ứng.

Phản ứng cân bằng là gì?

Trong phản ứng hóa học, cân bằng hóa học là trạng thái mà cả chất phản ứng và sản phẩm đều có nồng độ không có xu hướng thay đổi theo thời gian, do đó không có sự thay đổi có thể quan sát được về tính chất của hệ thống.

Nguyên lý dịch chuyển cân bằng là gì?

- Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

Thể nào là phản ứng 2 chiều?

- Phản ứng một chiều là phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều từ trái sang phải. - Phản ứng thuận nghịch là phản ừng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau trong cùng một điều kiện phản ứng.