хим равновесие
Post on 27-Jul-2015
63 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Лектор - к. хім. н., доц.
Томаровська Тетяна Олександрівна
Національний фармацевтичний університет
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Тема лекції: “Термодинаміка хімічної рівноваги”
ПЛАН ЛЕКЦІЇ:
1. Ознаки стану рівноваги.
2. Закон діючих мас. Константи рівноваги.
3. Зв’язок між константами рівноваги Кс і Кх.
4. Рівняння ізотерми хімічної реакції.
5. Залежність константи рівноваги від температури.
6. Залежність константи рівноваги від тиску.
7. Значення хімічної термодинаміки для фармації.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ЛІТЕРАТУРА:
1. Фізична і колоїдна хімія / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Прапор, Видавництво УкрФА, 1999. – 368 с.
2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Вид-во НФАУ; Вид-во ТОВ “Золоті сторінки”, 2001. – 208 с.
3. Фізична та колоїдна хімія: Збірник завдань для самостійної роботи: Навч. посібник для студентів заочної (дистанційної) форми навчання фармацевтичних вузів і факультетів III—IV рівнів акредитації / В. I. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. За ред. В. I. Кабачного. – Х. : Вид-во НФаУ, 2008. – 140 с.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Більшість хімічних реакцій є оборотними.
У стані хімічної рівноваги пр = звор
Ознаки рівноваги:
динамічність рухливість
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Термодинамічні ознаки рівноваги:
незалежність стану рівноваги від того, з якого боку він досягнутий;
мінімальний запас енергії у стані рівноваги і максимальне значення ентропії.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ЗАКОН ДІЮЧИХ МАС.
КОНСТАНТА РІВНОВАГИ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Розглянемо оборотну реакцію, яка
перебігає у газовій фазі:
1А1+2А2 3А3+4А4
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
1 = 2
k1 і k2 – константи швидкості реакцій
21
2111υ ppk
4321
432211
ppkppk
pÊpp
pp
k
k
21
43
21
43
2
1
43
4322υ ppk
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ЗВ’ЯЗОК МІЖ КОНСТАНТАМИ
РІВНОВАГИ Кc І Кx
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
в молярних частках (xi):
;21
43
21
43
ññ
ññÊ ñ
.21
43
21
43
õõ
õõÊ õ
Концентрації реагучих речовин виражають:в молях на одиницю об’єму (сi) (моль/дм3):
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
pi = niRT/V = ciR T
,)(21
43
21
43
RTññ
ññÊ p
2143Δ
)(RTКК cp
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
де pзаг – загальний тиск і pi = ciRT.
Звідси:
Підставимо значення xi у рівняння для Kx:
³çàãi õpp
хc RT
pii
заг
çàã
x p
RT
cc
ccK
21
43
21
43
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
РІВНЯННЯ ІЗОТЕРМИ
ХІМІЧНОЇ РЕАКЦІЇ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
pÊT Rpp
ppT RG lnlnΔ
21
43
21
43
За рівнянням ізотерми хімічної реакції
можна визначити напрямок перебігу
самодовільних процесів
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
реакція перебігає самодовільно в прямому напрямку
– у зворотному напрямку
– система у стані рівноваги.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
0Δlnln2
21
1
44
33
GKpp
pp p
0Δlnln21
43
21
43
GKpp
pp p
GKpp
ppp 0Δlnln
21
43
21
43
За допомогою рівняння ізотерми можна
визначити хімічну спорідненість різних
речовин, тобто характеризувати їх
здатність вступати у хімічну взаємодію.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Стандартна хімічна спорідненість
– була введена для співставлення реакційних
здатностей різноманітних хімічних систем, які
відрізняються за хімічною природою, і
характеризує реакційну здатність хімічної
системи за стандартних умов.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Для ідеальних газів стандартом є рівність
одиниці початкових парціальних тисків, тоді:
де G0 – стандартна зміна енергії Гіббса.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
pKRTG ln0
При використанні СІ початкові парціальні тиски дорівнюють 1,013·105 Па (1 атм = 1,013·105 Па).
Тоді:
– зміна кількості газоподібних речовин у результаті перебігу реакції
(95,828 = 8,314ln 1,01325105)
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
T KRTG p Δ828,95lnΔ 0
)10013,1( lnln 50 RTKRTG p
Для хімічної реакції
0
)(
0
)(
0 –Δ âèõfiïðîäfi GGG
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Gf0 – стандартна енергія Гіббса утворення; зміна енергії Гіббса
при утворенні 1 моль речовини за стандартних умов.
ЗАЛЕЖНІСТЬ
КОНСТАНТИ РІВНОВАГИ
ВІД ТЕМПЕРАТУРИ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Відповідно до умов проведення
процесу залежність константи
рівноваги від температури можна
розрахувати за рівняннями: ізобари хімічної реакції ізохори хімічної реакції
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
2
0
ln
TR
U
Td
Кd c
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
2
ln
RT
H
dT
Kd p
Для екзотермічної реакції (Нr < 0) підвищення температури зменшує константу рівноваги (невигідне)
Для ендотермічної (Нr > 0) підвищення температури збільшує константу рівноваги (вміст продуктів у суміші збільшується)
Підвищення температури зсуває рівновагу
у бік ендотермічної реакції
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
При інтегруванні одержуємо рівняння ізобари:
.Δ
ln0
constT R
HÊ p
1/T 0
lnKp
tg = –ΔН/R
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Інтегруючи в інтервалі від T1 до T2:
21
0 11Δln
1
2
TTR
H
Ê
Ê
p
p
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ЗАЛЕЖНІСТЬ КОНСТАНТИ РІВНОВАГИ ВІД ТИСКУ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Константи Кр і Кс не залежать від тиску, а Кх – залежить.
Логарифмуємо:
)( çàãpx pÊÊ
çàãpx pÊ Ê lnΔlnln Диференціюємо:
çàãT
x
pp
Ê
Δln
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Для реакції, яка перебігає зі збільшенням кількості молів ( > 0), підвищення тиску зменшує константу рівноваги.
Для реакції, у якій кількість молів зменшується, підвищення тиску призводить до збільшення константи рівноваги – вихід продуктів зростає.
Якщо кількість молів не змінюється ( = 0), то константа рівноваги не залежить від тиску, тобто тиск не впливає на склад рівноважної суміші.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ЗНАЧЕННЯ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
ДЛЯ ФАРМАЦІЇ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ЗАКОНИ ТЕРМОХІМІЇ Використовують при: дослідженні енергетичних змін, які
відбуваються в організмі під дією різних лікарських речовин;
моделюванні фізіологічних процесів при температурі, яка відрізняється від температури організму людини;
перерахунку термодинамічних величин відносно реальних умов.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ІІ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ Дозволяє передбачити напрямок перебігу реакцій в
організмі за участю лікарської речовини.
Лежить в основі таких явищ, як: адсорбція екстракція змочування важливих для життєдіяльності організмулюдини.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ТЕОРІЯ ХІМІЧНОЇ РІВНОВАГИ
Дозволяє: прогнозувати шляхи максимального
виходу синтезованих лікарських препаратів.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Дякую за увагу!
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
top related