| Головна |
| «« | ЗМІСТ | »» |
|---|
Принцип Ле Шательє. Рівняння ізотерми реакції (5.19) дозволяє прогнозувати зміну константи швидкості реакції і відповідно зсув рівноваги при зміні концентрації певної речовини або температури.
Якщо в систему зі сталим хімічним рівновагою додати будь-якої з реагентів, наприклад А, то концентрація цього реагенту побільшає рівноважної: з (А)> [А]. відповідно Пз стає менше ДоСУ відношення ПJKc < 1 и в системе будет идти реакция вправо, пока снова не установится равновесие. При этом концентрация з (А) буде зменшуватися і наближатися до вихідного рівноважного значення [А]. При додаванні в рівноважну систему якогось із продуктів Р або Q відношення ПJKC > 1 і в системі реакція піде вліво. При цьому концентрації с (Р) і c (Q) стануть зменшуватися, наближаючись до вихідних рівноважним значенням [Р] і [Q].
У загальному випадку на основі рівняння ізотерми (5.19) можна показати, що при зміні концентрації будь-якого з речовин, що знаходяться в хімічному рівновазі, в системі стимулюється протікання реакції в такому напрямку, що сприяє відновленню початкового значення зміненої концентрації.
Рівняння ізотерми реакції дозволяє також прогнозувати зміщення хімічної рівноваги, т. Е. Зміна рівноважних концентрацій, при зміні температури системи. Температурну залежність константи рівноваги в явному вигляді зручно представити за допомогою співвідношення (5.20), раніше отриманого з рівняння ізотерми
Підставляючи в це співвідношення вираз енергії Гіббса AG ° = Д / У ° - ГД5 ° для стандартних умов, отримують
Оскільки стандартні величини AS ° і АН ° не залежить від температури, можна ввести позначення А = AS ° / R і В = A H ° / R, де Aw В- константи. Тоді температурна залежність для Доз представиться у вигляді
При Ендотермічний процесі (АЯ 0) константа В позитивна і зі збільшенням температури Доз зростає, т. е. зі збільшенням температури рівновага зміщується вправо. При цьому відбувається додаткове поглинання теплоти, що повинно призводити до зниження температури системи.
При екзотермічних процесі (АII 0) константа В в натуральному вираженні (5.21) негативна і зі збільшенням температури Доз убуває. Отже, концентрація продуктів падає, рівновага зміщується вліво і також відбувається поглинання теплоти, що приводить до зниження температури системи.
Таким чином, при зміні температури в системі стимулюється зміщення рівноваги, що сприяє відновленню первісної температури.
Французький физикохимик А. Ле Шательє (1850-1936), узагальнюючи дані щодо впливу різних чинників на рівноважні системи, сформулював загальний принцип, що дозволяє якісно прогнозувати спостерігається при цьому зміщення рівноваги:
-? Вплив будь-якого фактора на рівноважну систему стимулює зміщення рівноваги в такому напрямку, що сприяє відновленню початкових характеристик системи.
Очевидно, що отримані на основі 2-го початку термодинаміки висновки про вплив температурного і концентраційного факторів на рівновагу знаходяться в повній згоді з принципом Ле Шательє.
Приклад. Розглянемо вплив змін парціального тиску кисню на процес перенесення кисню в організмі. В основі зовнішнього дихання людини та інших ссавців лежить рівновага між гемоглобіном нь і оксігемо- глобіном него:
Венозна кров посту Пает в легені, де виявляється при підвищеному тиску кисню. Відповідно до принципу Ле Шательє розглядається рівновага зсувається вправо, в бік него. В результаті кров насичується киснем. Артеріальна кров, яка надходить в тканини, виявляється при зниженому парціальному тиску кисню. Згідно з принципом Ле Шательє рівновага зміщується в бік нь. В результаті кров віддає кисень тканинам.
Вивчення фізіології різних організмів показує, що регулювання багатьох біологічних процесів засноване на компенсуючому зміщенні того чи іншого рівноваги відповідно до принципу Ле Шательє. Зокрема, сталість показника кислотності pH внутрішнього середовища організму при зовнішніх впливах засноване на зміщенні рівноваг буферних систем (див. Нижче). Уміння користуватися принципом Ле Шательє дозволяє прогнозувати багато змін в організмі, що викликаються зовнішніми впливами.
Питання і завдання КГЛ. 5
5. Яким рівнянням виражається константа рівноваги для реакції
6. Запишіть закон діючих мас для рівноваги
7. В якому напрямку зміститься рівновага при підвищенні температури:
8. У якому напрямку зміститься рівновага при додаванні до розчину лугу:
9. У організмі людини реакція окислення етилового спирту протікає в дві стадії. Перша - окислення етилового спирту до оцтового альдегіду:
Друга - оцтовий альдегід окислюється до оцтової кислоти:
Розрахуйте AG ° реакції окислення етанолу до оцтової кислоти, використовуючи закон Гесса, а також дайте відповідь на наступні питання: а) Оцетовий альдегід є досить отруйною речовиною. Які висновки можна зробити про шкідливість вживання алкоголю, якщо врахувати, що окислення оцтового альдегіду в оцтову кислоту протікає в часі? б) Сприяє чи ентропійний фактор мимовільного протіканню реакції окислення спирту? в) Розрахуйте AG ° реакції окислення етилового спирту і проаналізуйте отримане значення.
17. Розрахуйте ЛСТ ° реакції
йде мимовільно при стандартних умовах? Яке значення константи рівноваги?