화학적으로 되돌릴 수 없는 반응 이러한 조건에서는 반응물 중 하나가 완전히 소모될 때까지 거의 끝까지 진행됩니다(NH4NO3 → 2H2O + N2O - H2O 및 N2O에서 질산염을 얻으려는 시도가 긍정적인 결과로 이어지지 않음).
화학적으로 가역적 반응 주어진 조건에서 정방향과 역방향 모두에서 동시에 발생합니다. 가역적인 반응보다 비가역적인 반응이 더 적습니다. 가역반응의 예로는 수소와 요오드의 상호작용이 있습니다.
일정 시간이 지나면 HI 형성 속도는 분해 속도와 같아집니다.
즉, 화학평형이 일어난다.
화학 평형반응 생성물의 형성 속도가 원래 시약으로의 전환 속도와 동일한 시스템 상태입니다.
화학 평형은 역동적입니다. 즉, 평형이 확립되었다고 해서 반응이 중단되는 것은 아닙니다.
대중행동의 법칙:
반응에 들어간 물질의 질량은 모든 반응 생성물의 질량과 같습니다.
행동 질량의 법칙평형 상태의 화학 반응에서 반응 물질의 질량 사이의 관계뿐만 아니라 출발 물질의 농도에 대한 화학 반응 속도의 의존성을 확립합니다.
진정한 화학 평형의 징후:
1. 외부 영향이 없어도 시스템 상태는 시간이 지나도 변하지 않습니다.
2. 아무리 작더라도 외부 영향의 영향으로 시스템 상태가 변경됩니다.
3. 시스템의 상태는 어느 쪽이 평형에 접근하는지에 의존하지 않습니다.
정상 평형에서, 주어진 온도에서 주어진 반응에 대해 반응 생성물의 농도를 출발 물질의 농도의 곱으로 나눈 값(해당 화학량론적 계수와 동일한 거듭제곱)은 평형 상수라고 하는 상수 값입니다. .
정상상태에서 반응물의 농도를 평형농도라고 한다.
불균일 가역 반응의 경우 Kc라는 표현에는 기체와 용해된 물질의 평형 농도만 포함됩니다. 따라서 CaCO3 ← CaO + CO2 반응의 경우
일정한 외부 조건 하에서 평형 위치는 무한정 유지됩니다. 외부 조건이 변하면 평형 위치도 변할 수 있습니다. 시약의 온도 및 농도 변화(기체 물질의 압력)는 정방향 및 역방향 반응 속도의 평등을 위반하고 그에 따라 평형을 위반하게 됩니다. 잠시 후 속도 평등이 복원됩니다. 그러나 새로운 조건에서 시약의 평형 농도는 달라집니다. 한 평형 상태에서 다른 평형 상태로의 시스템 전이를 호출합니다. 평형의 변위 또는 이동 . 화학 평형은 평균대 위치에 비유될 수 있습니다. 컵 중 하나에 가해지는 압력에 따라 화학 평형이 변하는 것처럼 공정 조건에 따라 화학 평형이 정방향 또는 역방향 반응으로 이동할 수 있습니다. 매번 새로운 조건에 따라 새로운 균형이 확립됩니다.
상수의 수치는 일반적으로 온도에 따라 변합니다. 일정한 온도에서 Kc 값은 물질의 압력, 부피 또는 농도에 의존하지 않습니다.
Kc의 수치를 알면 각 반응 참여자의 평형 농도 또는 압력 값을 계산할 수 있습니다.
방향 화학 평형 위치의 변위 외부 조건의 변화로 인해 결정됩니다. 르 샤틀리에의 원리:
평형 시스템에 외부 영향이 가해지면 평형은 이 영향에 대응하는 쪽으로 이동합니다.
물리적, 화학적 과정으로서의 용해. 해결. 용매화물. 용매로서 물의 특별한 성질. 수화물. 크리스탈 수화물. 물질의 용해도. 고체, 액체 및 기체 물질의 용해. 온도, 압력 및 물질의 성질이 용해도에 미치는 영향. 용액의 구성을 표현하는 방법: 질량 분율, 몰 농도, 등가 농도 및 몰 분율.
솔루션에는 물리적, 화학적이라는 두 가지 주요 이론이 있습니다.
솔루션의 물리적 이론노벨상 수상자 네덜란드인 J. Van't Hoff(1885)와 스웨덴의 물리화학자 S. Arrhenius(1883)가 제안했습니다. 용매는 용해된 물질의 입자(분자, 이온)가 고르게 분포되어 있는 화학적으로 불활성인 매체로 간주됩니다. 용질 입자 사이와 용매 분자와 용질 입자 사이에는 분자간 상호 작용이 없다고 가정합니다. 확산으로 인해 용매와 용질 입자가 용액 전체에 균일하게 분포됩니다. 결과적으로 물리적 이론은 용매와 용질의 입자가 실제로 서로 상호 작용하지 않는 소위 이상적인 솔루션이라는 작은 그룹의 솔루션의 특성만을 만족스럽게 설명하는 것으로 나타났습니다. 이상적인 솔루션의 예로는 다양한 가스 솔루션이 있습니다.
용액의 화학적(또는 용매화물) 이론 D.I가 제안한 멘델레예프 (1887). 그는 방대한 실험 자료를 사용하여 용해된 물질의 입자와 용매의 분자 사이에 화학적 상호 작용이 발생하고 그 결과로 다양한 조성의 불안정한 화합물이 형성된다는 것을 처음으로 보여주었습니다. 용매화물 또는 수화물( 용매가 물인 경우). 디. 멘델레예프는 용액을 용매와 용질의 화학적 성질과 관련된 모든 형태의 상호 작용인 화학 시스템으로 정의했습니다. 교육의 주요 역할 용매화물 깨지기 쉬운 분자간 힘과 수소 결합이 중요한 역할을 합니다.
용해과정확산의 결과로 나타나는 용매 내 용질의 통계적 분포와 같은 단순한 물리적 모델로는 표현할 수 없습니다. 대개 눈에 띄는 증상이 동반됩니다. 열 효과 용질 구조의 파괴와 용매 입자와 용질 입자의 상호 작용으로 인한 용액 부피의 변화. 이 두 과정 모두 에너지 효과를 동반합니다. 용질 물질의 구조를 파괴하려면 다음이 필요합니다. 에너지 소비 반면, 용매 입자와 용질의 상호 작용으로 인해 에너지가 방출됩니다. 이러한 효과의 비율에 따라 용해 과정은 흡열 또는 발열이 될 수 있습니다.
황산동이 용해되면 수화물의 존재는 색상 변화로 쉽게 감지됩니다. 무수 흰색 염이 물에 용해되어 파란색 용액을 형성합니다. 때때로 수화수 용해된 물질과 강력하게 결합하며 용액에서 방출되면 결정의 일부가 됩니다. 물을 함유한 결정성 물질 결정 수화물이라고 불린다. , 이러한 결정의 구조에 포함된 물을 결정수라 한다. 결정성 수화물의 조성은 물질의 공식에 의해 결정되며, 이는 분자 1개당 결정수의 분자 수를 나타냅니다. 따라서 황산구리(황산구리)의 결정 수화물의 공식은 CuSO4×5H2O이다. 결정성 수화물에 의해 해당 용액의 색상 특성이 보존된다는 것은 용액에 유사한 수화물 복합체가 존재한다는 직접적인 증거가 됩니다. 결정성 수화물의 색은 결정화된 물의 분자 수에 따라 달라집니다.
용액의 구성을 표현하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 가장 자주 사용되는 질량 분율 용질, 몰 농도와 정상 농도.
일반적으로 농도는 단위 부피당 입자 수 또는 용액 내 총 입자 수에 대한 특정 유형의 입자 수의 비율로 표현될 수 있습니다. 용질과 용매의 양은 질량, 부피 또는 몰 단위로 측정됩니다. 일반적으로, 용액 농도 응축계(혼합물, 합금 또는 특정 부피의 용액)에 용해된 물질의 양입니다. 솔루션의 집중을 표현하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 각 방법은 하나 또는 다른 과학 기술 분야에 기본적으로 적용됩니다. 일반적으로 용액의 조성은 무차원(질량 및 몰 분율) 및 차원 수량(물질의 몰 농도, 물질의 몰 농도 - 등가 및 몰농도)을 사용하여 표현됩니다.
질량 분율– 용액의 총 질량(m)에 대한 용해된 물질의 질량(m1)의 비율과 동일한 값.
모든 화학 반응은 비가역 반응과 가역 반응이라는 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 비가역적 반응은 반응물 중 하나가 완전히 소비될 때까지 완료됩니다. 가역적 반응은 완료될 때까지 진행되지 않습니다. 가역적 반응에서는 어떤 반응물도 완전히 소모되지 않습니다. 이러한 차이는 비가역 반응이 한 방향으로만 진행될 수 있다는 사실에 기인합니다. 가역반응은 정방향과 역방향 모두에서 일어날 수 있다.
두 가지 예를 살펴보겠습니다.
예 1. 아연과 진한 질산의 상호작용은 다음 방정식에 따라 진행됩니다.
충분한 양의 질산을 사용하면 모든 아연이 용해된 후에만 반응이 종료됩니다. 또한 이 반응을 반대 방향으로 수행하려고 하면(질산 아연 용액에 이산화질소를 통과시키면 금속 아연과 질산이 작동하지 않습니다.) 이 반응은 반대 방향으로 진행될 수 없습니다. 따라서 아연과 질산의 상호작용은 비가역적인 반응입니다.
실시예 2. 암모니아 합성은 다음 방정식에 따라 진행됩니다.
1몰의 질소와 3몰의 수소를 혼합하면 반응이 일어나기에 유리한 시스템 조건을 만들고 충분한 시간 후에 가스 혼합물을 분석하면 분석 결과는 반응뿐만 아니라 생성물(암모니아)이 시스템에 존재할 뿐만 아니라 초기 물질(질소 및 수소)도 존재합니다. 이제 동일한 조건에서 질소-수소 혼합물이 아닌 암모니아가 출발 물질로 배치되면 암모니아의 일부가 질소와 수소로 분해되고 양 사이의 최종 비율을 찾을 수 있습니다. 세 가지 물질 모두 질소와 수소의 혼합물에서 출발하는 경우와 동일합니다. 따라서 암모니아 합성은 가역반응이다.
가역 반응 방정식에서는 등호 대신 화살표를 사용할 수 있습니다. 이는 순방향과 역방향 모두에서 발생하는 반응을 상징합니다.
그림에서. 그림 68은 시간에 따른 순방향 및 역방향 반응 속도의 변화를 보여줍니다. 처음에는 출발물질을 혼합할 때 정반응의 속도가 빠르고, 역반응의 속도는 0이다. 반응이 진행됨에 따라 출발물질이 소모되어 그 농도가 떨어진다.
쌀. 63. 시간이 지남에 따라 순방향 및 역방향 반응 속도가 변경됩니다.
결과적으로 순방향 반응 속도가 감소합니다. 동시에 반응 생성물이 나타나고 농도가 증가합니다. 결과적으로 역반응이 일어나기 시작하고 그 속도는 점차 증가한다. 순방향 반응과 역방향 반응의 속도가 동일해지면 화학 평형이 발생합니다. 따라서 마지막 예에서는 질소, 수소 및 암모니아 사이에 평형이 설정됩니다.
화학 평형을 동적 평형이라고 합니다. 이는 평형 상태에서 순방향 반응과 역방향 반응이 모두 발생하지만 그 속도는 동일하므로 시스템의 변화가 눈에 띄지 않는다는 점을 강조합니다.
화학 평형의 정량적 특성은 화학 평형 상수라고 불리는 값입니다. 요오드화물-수소 합성 반응의 예를 사용하여 이를 고려해 보겠습니다.
대중 행동의 법칙에 따르면 순방향 및 역방향 반응 속도는 다음 방정식으로 표현됩니다.
평형 상태에서는 순방향 반응과 역방향 반응의 속도가 서로 동일하므로
정반응과 역반응의 속도 상수의 비율도 일정합니다. 이 반응의 평형 상수(K)라고 합니다.
드디어 여기서부터
이 방정식의 왼쪽에는 평형-평형 농도에서 확립되는 상호 작용 물질의 농도가 있습니다. 방정식의 우변은 일정한(일정한 온도에서) 양입니다.
일반적인 가역반응의 경우를 볼 수 있다.
평형 상수는 다음 방정식으로 표현됩니다.
여기서 큰 글자는 물질의 화학식을 나타내고, 작은 글자는 반응식의 계수를 나타낸다.
따라서 일정한 온도에서 가역 반응의 평형 상수는 평형 상태에서 설정된 반응 생성물(분자)과 출발 물질(분모)의 농도 사이의 비율을 나타내는 상수 값입니다.
평형 상수 방정식은 평형 조건에서 반응에 참여하는 모든 물질의 농도가 서로 관련되어 있음을 보여줍니다. 이러한 물질의 농도 변화는 다른 모든 물질의 농도 변화를 수반합니다. 결과적으로 새로운 농도가 설정되지만 이들 사이의 비율은 다시 평형 상수에 해당합니다.
첫 번째 근사치에 대한 평형 상수의 수치는 주어진 반응의 수율을 나타냅니다. 예를 들어, 반응 수율이 높은 경우, 이 경우에는
즉, 평형 상태에서는 반응 생성물의 농도가 출발 물질의 농도보다 훨씬 높으며 이는 반응 수율이 높다는 것을 의미합니다. (비슷한 이유로) 반응 수율이 낮은 경우.
이종 반응의 경우 평형 상수의 표현과 질량 작용 법칙의 표현(§ 58 참조)에는 기체 또는 액체 상에 있는 물질의 농도만 포함됩니다. 예를 들어, 반응에 대해
평형 상수의 형식은 다음과 같습니다.
평형 상수의 값은 반응 물질의 성질과 온도에 따라 달라집니다. 촉매의 존재 여부에 의존하지 않습니다. 이미 언급했듯이 평형 상수는 정반응과 역반응의 속도 상수의 비율과 같습니다. 촉매는 정반응과 역반응의 활성화 에너지를 동일한 양만큼 변경하므로(60절 참조), 속도 상수의 비율에는 영향을 미치지 않습니다.
따라서 촉매는 평형상수 값에 영향을 미치지 않으므로 반응 수율을 높이거나 낮출 수 없습니다. 평형의 시작 속도를 높이거나 늦출 수만 있습니다.
프레젠테이션 계획.
1. 반응은 가역적이고 비가역적입니다. 되돌릴 수 없는 징후.
2. 화학 평형. 화학 평형 상수.
3. 화학 평형의 변화를 일으키는 요인. 르 샤틀리에의 원리. 실험.
4. 르 샤틀리에 원리의 적용.
5. 통합 상태 시험 문제 해결.
다운로드:
시사:
수업 중에는
I. 조직적인 순간.
II 학생들의 지식 업데이트(슬라이드 4).
1 . 화학 반응 속도 결정.
2 . 속도와 속도 단위를 표현하는 공식: a) 균질 반응; b) 이질적인 반응.
3 . 화학 반응 속도에 영향을 미치는 요인을 나열하십시오..
4. 화학 반응 속도는 농도에 따라 어떻게 달라지나요?
5 . 촉매라고 불리는 물질은 무엇입니까? 억제제? 화학 반응 속도에 미치는 영향의 차이점은 무엇입니까? 살아있는 유기체의 생산과 생명에서 촉매제와 억제제의 중요성.
6. 화학 반응의 속도를 결정하려면 화학 반응에 대해 무엇을 알아야 합니까?
III. 새로운 자료를 학습(슬라이드 5).
프레젠테이션 계획.
1. 반응은 가역적이고 비가역적입니다. 되돌릴 수 없는 징후.
2. 화학적 균형. 화학 평형 상수.
3. 화학 평형의 변화를 일으키는 요인. 르 샤틀리에의 원리. 실험.
4. 르 샤틀리에 원리의 적용.
5. 통합 상태 시험 문제 해결.
모든 화학 반응은 가역적 반응과 비가역적 반응으로 구분됩니다.
(슬라이드 6).
- 비가역적 화학 반응은 반응물이 반응 생성물로 완전히 전환될 때까지 한 방향으로 진행되는 반응입니다.
예를 들어:
Na 2 SO 4 + BaCl 2 à BaSO 4 ↓ + 2NaCl
비가역적 반응은 시작 물질 중 하나 이상이 완전히 소비되면 종료됩니다. 연소 반응은 되돌릴 수 없습니다. 복합 물질의 열분해에 대한 많은 반응; 침전 형성 또는 기체 물질 방출 등을 초래하는 대부분의 반응 (슬라이드 7).
CuCl 2 + 2KOH= Cu(OH) 2 ↓ +2KOH – 침전물이 형성됨
Na 2 CO 3 + 2HCl=2NaCl + H 2 O + CO 2 – 약한 전해질이 형성되어 물과 이산화탄소로 분해됩니다.
H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O – 물이 형성되었습니다. – 매우 약한 전해질입니다.
- 가역적 화학반응은 동일한 조건에서 정방향과 역방향으로 동시에 일어나는 반응이다.
예를 들어:
H 2 + I 2 ← 2HI (1)
CaCO 3 ← CaO + CO 2 (2)
수소와 요오드로부터 요오드화수소를 합성하는 반응식(식 1)을 고려해 봅시다.
화학 반응이 시작된 후 어느 정도 시간이 지나면 가스 혼합물에서 최종 반응 생성물이 검출될 수 있습니다.안녕 , 뿐만 아니라 출발 물질 – H2와 I2. 화학 반응이 얼마나 오래 지속되든 350°C의 반응 혼합물은 항상 약 80% HI, 10% H를 포함합니다. 2와 10% I 2. HI를 출발 물질로 삼아 같은 온도로 가열하면 시간이 지나면 세 가지 물질의 양 비율이 모두 같아진다는 것을 알게 될 것입니다. 따라서 수소와 요오드로부터 요오드화수소가 형성되는 동안 직접 반응과 역반응이 동시에 발생합니다.
수소와 요오드가 농도로 존재하고 출발 물질로 간주되면 초기 순간의 직접 반응 속도는 다음과 같습니다.
Vpr =kpr . 피드백 속도
V arr =k arr² 반응 혼합물에 요오드화수소가 없기 때문에 초기 순간에는 0과 같습니다. 점차적으로 직접적인 반응의 속도는 감소합니다. 수소와 요오드가 반응하여 농도가 감소합니다.이 경우 생성되는 요오드화수소의 농도가 점차 증가하므로 역반응의 속도가 빨라진다. 정반응과 역반응의 속도가 같아지면 화학평형이 일어난다. 평형 상태에서는 일정 시간 동안 동일한 수의 HI 분자가 형성되며,그 중 몇 개가 및 로 분할되어 있습니까?
정반응과 역반응의 속도가 동일한 가역 과정의 상태를 화학 평형이라고 합니다.(슬라이드 8, 9).
동적 동일 -씨엠. 평형 상태에서는 정반응과 역반응이 모두 계속해서 발생하지만 속도가 동일하므로 반응 시스템의 모든 물질의 농도는 변하지 않습니다. 이러한 농도를평형 농도.
화학 평형 상태는 특별한 가치가 특징입니다.평형 상수. 이 예에서 평형 상수의 형식은 다음과 같습니다.
크라븐 =²/
- 평형 상수 k는 정반응과 역반응의 속도 상수의 비율 또는 비율과 같습니다.생성물과 반응물의 평형 농도를 반응 방정식의 계수와 동일한 거듭제곱으로 곱한 것입니다.평형 상수의 값은 반응 물질의 성질에 따라 결정되며 온도에 따라 달라집니다. (슬라이드 10).
평형 상수의 값은 가역 반응의 완전성을 나타냅니다. Kravn1인 경우 평형 시스템에 초기 반응물이 거의 남아 있지 않으면 평형이 오른쪽으로 이동합니다. (슬라이드 11).
화학 평형은이동하는 일정한 외부 조건에서 오랫동안 보관할 수 있습니다.온도, 출발 물질 또는 최종 생성물의 농도, 압력(반응에 가스가 포함된 경우)
이러한 조건을 변경하면 시스템을 한 평형 상태에서 새 조건을 충족하는 다른 평형 상태로 전환할 수 있습니다.
이 전환을평형의 변위 또는 이동. (슬라이드 12).
변위 제어는 원리를 사용하여 예측할 수 있습니다.르 샤틀리에, 1884
역사적 참고자료.
프랑스 화학자 앙리 루이 르 샤틀리에(1850~1936)는 화학 반응 과정을 연구했습니다.
평형 이동의 원리는 가장 유명하지만 르 샤틀리에의 유일한 과학적 업적과는 거리가 멀습니다.
그의 과학적 연구는 그를 전 세계적으로 널리 알려지게 만들었습니다. 그는 86세까지 살았습니다.(슬라이드 13).
- Henri Louis De Chatelier는 전 세계적으로 알려져 있습니다. 그는 왕도 왕자도 아니었지만 화학자들에게 유용한 놀라운 원리를 발견했습니다.을 위한 모든 균형의 변화.
- 화학 평형 상태(압력, 물질 농도 또는 온도 변화)에 있는 시스템에 외부 영향이 가해지면 평형은 생성된 효과를 약화시키는 공정이 우선적으로 발생하는 방향으로 이동합니다.
르 샤틀리에의 원리는 '유해함'의 원리, '반대'의 원리입니다. (슬라이드 14).
화학 평형의 변화를 초래할 수 있는 가장 중요한 외부 요인은 다음과 같습니다. a) 반응 물질의 농도;
b) 온도;
c) 압력.
반응물의 농도 효과.
반응에 참여하는 물질 중 하나가 평형 시스템에 도입되면 평형은 이 물질이 소비되는 반응 쪽으로 이동합니다. 평형 시스템에서 어떤 물질이 제거되면 평형은 이 물질이 형성되는 반응 쪽으로 이동합니다.
예를 들어 , 암모니아 합성의 가역적 반응을 오른쪽으로 이동시키기 위해 평형 시스템에서 어떤 물질을 도입하고 어떤 물질을 제거해야 하는지 고려해 보겠습니다.
N 2(g) + H 2(g) ← 2 NH 3(g)
평형을 오른쪽(암모니아 형성의 직접적인 반응 방향)으로 이동하려면 평형 혼합물에 질소와 수소를 도입하고(즉, 농도를 높이며) 평형 혼합물에서 암모니아를 제거(즉, 농도를 낮추는 것)해야 합니다. .
결론: (슬라이드 15).
A) 최종 생성물의 농도를 높이면 평형은 초기 생성물의 형성쪽으로 이동합니다. 역반응이 우세하다.
B) 출발 생성물의 농도를 증가시키고 평형이 최종 생성물 형성쪽으로 이동하며 직접적인 반응이 우세합니다.
C) 최종 생성물의 농도가 감소함에 따라 평형 반응이 형성쪽으로 이동하고 직접 반응이 우세합니다.
D) 초기 반응 생성물의 농도가 감소하면 역반응이 우세하다.
(실험(영상실험) “반응물의 농도가 화학평형의 변위에 미치는 영향”) (슬라이드 16)).
온도의 영향.
직접 반응과 역반응은 반대의 열 효과를 갖습니다. 정반응이 발열이면 역반응은 흡열입니다(그 반대도 마찬가지).
시스템이 가열되면(즉, 온도가 상승) 평형은 흡열 반응 쪽으로 이동합니다. 냉각 시(낮은 온도) 평형은 발열 반응 쪽으로 이동합니다.
예를 들어 , 암모니아 합성 반응은 발열 반응입니다.
N 2 (g) + H 2 (g) → 2 NH 3 (g) + 92 kJ,
암모니아의 분해반응은 다음과 같다.(뒤집다 반응)은 흡열성입니다.
2 NH 3 (g) → N 2 (g) + H 2 (g) - 92 kJ. 따라서 온도가 증가하면 평형이 암모니아 분해의 역반응 방향으로 이동합니다.
결론: (슬라이드 17).
A) 온도가 증가함에 따라 화학 평형은 흡열 반응 쪽으로 이동합니다.
B) 온도가 감소함에 따라 화학 평형은 발열 반응 쪽으로 이동합니다.
(실험(영상실험) "화학평형의 변위에 대한 온도의 영향") (슬라이드 19)).
압력의 영향.
압력은 기체 물질이 참여하는 반응의 평형에 영향을 미칩니다. 외부 압력이 증가하면 평형은 가스 분자 수가 감소하는 반응 쪽으로 이동합니다. 반대로, 외부 압력이 감소함에 따라 평형은 더 많은 기체 분자가 형성되는 방향으로 이동합니다. 기체 물질의 수를 변경하지 않고 반응이 진행되면 압력은 이 시스템의 평형에 영향을 미치지 않습니다.
예를 들어: 암모니아 수율 증가(오른쪽으로 이동) 압력을 높이는 것이 필요하다가역적 반응 시스템에서
N 2 (g) + H 2 (g) ← 2 NH 3 (g), 왜냐하면 직접적인 반응이 일어날 때숫자 기체 분자
감소합니다(4개의 질소 및 수소 가스 분자에서 2개의 암모니아 가스 분자가 형성됨).결론: (슬라이드 17).
- A) 압력이 증가함에 따라 평형은 형성된 기체 생성물의 부피가 감소하는 반응쪽으로 이동합니다.
- B) 압력이 감소함에 따라 평형은 형성된 기체 생성물의 부피가 증가하는 반응 쪽으로 이동합니다.
예: 3H 2 + N 2 ← 2NH 3
- c) 정반응과 역반응 모두에서 기체 생성물의 부피가 동일하면 압력 변화로 인해 평형이 이동하지 않습니다.
예: H 2 + Cl 2 = 2HCl
2V=2V
(실험 (비디오 실험) "화학 평형 변위에 대한 압력의 영향") (슬라이드 18)).
르 샤틀리에의 원리는 화학 반응뿐만 아니라 증발, 응축, 용융, 결정화 등 다른 많은 공정에도 적용 가능합니다. 가장 중요한 화학 제품 생산에서 르 샤틀리에의 원리와 대량 행동 법칙에 따른 계산 원하는 물질의 최대 수율을 제공하는 화학 공정을 수행하기 위한 조건을 찾을 수 있습니다.(슬라이드 20,21).
IV. 통합(슬라이드 22).
- 화학자는 반응을 뒤에서 밀어냅니다. "조금 움직여 보겠습니다!" 그녀는 이렇게 대답합니다. “저를 아시잖아요. 저는 불 없이는 한 시간, 하루도 살 수 없어요! 그리고 기분을 좋게 하기 위해 나는 혈압을 높이라고 요구합니다. 게다가, 나는 시약의 농도가 나에게 중요한 반응을 한다는 것을 명심하십시오.” 그리고 화학자는 이렇게 생각했습니다. “이제 모든 것이 명확해졌습니다. 당신은 열을 흡수합니다. 정말 멋집니다! 플라스크 아래에서 버너에 불이 들어오자마자 화살표를 따라 바로 반응하세요. 이것들은 꽃이지만 과일도 있을 것입니다. 제품의 수확량은 압력을 증가시킬 것입니다! 더 집중해라...네, 맞아요. 물질을 더 줄게요.” 반응은 순종적으로 진행되어 유용하고 필요한 제품을 형성했습니다. 이것이 바로 그 화학자가 꾼 꿈이었습니다. 그는 어떤 결론을 내릴 것인가?
V. 일반화 및 결론.
따라서 이번 수업에서 우리는 가역적 화학 반응에서 발생할 수 있는 화학 평형을 더 깊이 연구했으며 화학 평형을 직접 또는 역반응으로 이동시키는 요인에 대한 이해를 얻었으며 실험적으로 이것을 확신했습니다. .
VI . 통합 상태 시험 문제 해결(파트 A).(슬라이드 23,24).
1. 화학적 변형이 되돌릴 수 없는 조건.
A) 약한 전해질의 형성
B) 다량의 열 흡수
B) 약한 전해질과 강한 전해질의 상호 작용
D) 용액의 색상이 약화됩니다.
2. 시스템의 균형을 이동하려면
CaCO 3(t) ← CaO (t) + CO 2(t) – Q
반응 생성물의 방향으로 필요합니다
A) 압력을 높이십시오. b) 온도를 높이십시오.
C) 촉매를 도입한다 d) 온도를 낮춘다
3. 압력이 증가해도 시스템의 화학 평형은 이동하지 않습니다.
A) 2H2S(g) + 3O2(g) = 2H2O(g) + 2SO2(g)
나) 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g)
B) H2(g) + I2(g) = 2HI(g)
D) SO2(g) + CL2(g) = SO2CL2(g)
4. 시스템의 화학 평형 이동에 대한 다음 판단은 올바른가요?
2CO(g) + O 2 (g) ← 2CO 2 (g) + Q ?
A. 압력이 감소하면 이 시스템의 화학 평형이 반응 생성물 쪽으로 이동합니다.
B. 이산화탄소의 농도가 증가함에 따라 시스템의 화학 평형은 반응 생성물 쪽으로 이동합니다.
a) A만이 참이다 c) 두 판단 모두 참이다
b) B만이 참이다 d) 두 판단 모두 틀렸다
5 . 시스템 내
2SO 2 (g) + O 2 (g) ← 2SO 3 (g) + Q
출발 물질을 향한 화학 평형의 이동은 다음에 의해 촉진됩니다.
a) 압력 감소
b) 온도 감소
c) SO 농도의 증가 2
d) SO 농도 감소 3
6. 시스템의 화학 평형
C4H10(g) ← C4H6(g) + 2H2(g) -Q
반대 반응의 측면, 만약에
가) 온도를 높여라
B) H 농도를 줄인다 2
B) 촉매를 첨가한다
다) 혈압을 높인다
이제 답변의 정확성을 확인하십시오. (슬라이드 25).
1 – 에이
2 – 비
3 – 안으로
4 – 에이
5 – 에이
6 – 지
Ⅶ. § 14, 예. 1-8. (슬라이드 26).
화학 반응의 가역성.화학적 균형.
11학년
(프로필 수준)
Kadgaron 마을 MBOU 중등학교 화학 교사케타구로바 F.A.
2012-2013학년도 년도.
중고 도서.
1. O.S. Gabrielyan, G.G. Lysova "화학" - M.: "Drofa", 2009.
2. O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov "일반 화학" - Olma 교과서, 2008.
3. O.S.Gabrielyan, G.G.Lysova, A.G.Vvedenskaya "화학 교사를 위한 핸드북", 1부, 11학년. - M.: “Drofa”, 2009.
4.T.P. Troegubov "화학의 수업 기반 개발" - M.: "Vako", 2009.
5. A.S. Egorov "화학 교사"- "피닉스", 2008.
6. S.A. Litvinova, N.V. Mankevich “무기 화학. 전체 학교 과정이 테이블에 있습니다." - Minsk: "Modern School: Kuzma", 2009.
7. A.N. Levkin, A.A. Kartsova, S.E. Dombrovskaya, E.D. Krutetskaya “화학: 통합 상태 시험: 교육 및 참고 자료. (시리즈 "최종 통제: 통합 국가 시험") - 상트페테르부르크: 교육, 2011.
8. G.P. Khomchenko "대학 입학을 위한 화학 매뉴얼" - M.: "New Wave"., 2004.
9.V.N.Doronkin, A.G.Berezhnaya, T.V.Sazhneva, V.A.Fevraleva "화학. 통합 상태 시험 준비" - Rostov-on-Don "Legion", 2010.
10. D. M. Dobrotin, A. A. Kaverina, M. G. Snastina “통합 국가 시험 -2011. 화학: 표준 시험 옵션: 30개 옵션.” -FIPI, M.; "국민교육". 2011.
화학 반응의 가역성. 화학적 균형.
11학년
기본 개념: 가역적 및 비가역적 화학 반응, 화학 평형, 평형 농도, 평형 상수, 반응 속도, 르 샤틀리에의 원리. 장비: F eCl 3 용액; KNCS; KCl; 전분 페이스트; 시험관, 물, 알코올 램프, 홀더.
수업 중. 정면 조사 1. 화학 반응 속도 결정. 2. 속도 및 속도 단위를 표현하는 공식: a) 균질 반응; b) 이질적인 반응. 3. 화학 반응 속도에 영향을 미치는 요인을 나열하십시오. 4. 화학반응 속도는 농도에 따라 어떻게 달라지나요? 5. 촉매라고 불리는 물질은 무엇입니까? 억제제? 화학 반응 속도에 미치는 영향의 차이점은 무엇입니까? 살아있는 유기체의 생산과 생명에서 촉매제와 억제제의 중요성. 6. 화학 반응의 속도를 결정하려면 화학 반응에 대해 무엇을 알아야 합니까?
새로운 자료를 학습합니다. 프레젠테이션 계획. 1. 반응은 가역적이고 비가역적입니다. 비가역성의 징후 2. 화학적 평형. 화학 평형 상수. 3. 화학 평형의 변화를 일으키는 요인. 르 샤틀리에의 원리. 실험. 4. 르 샤틀리에 원리의 적용. 5. 통합 상태 시험 문제 해결.
가역적 및 비가역적 반응. 가역적 화학반응은 동일한 조건에서 정방향과 역방향으로 동시에 일어나는 반응이다. 예: H 2 + I 2 ← 2HI CaCO 3 ← CaO + CO 2 비가역적 화학 반응은 반응물이 반응 산물로 완전히 전환될 때까지 한 방향으로 진행되는 반응입니다. 예: Na 2 SO 4 + BaCl 2 BaSO 4 ↓ + 2NaCl
되돌릴 수 없는 징후. CuCl 2 + 2KOH= Cu(OH) 2 ↓ +2KOH – 침전물 형성 Na 2 CO 3 + 2HCl=2NaCl + H 2 O + CO 2 – 약한 전해질이 형성되어 물과 이산화탄소로 분해됩니다. H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H 2 O - 물이 형성됨 - 매우 약한 전해질.
화학적 균형. 수소와 요오드 증기의 가역적 반응으로 돌아가 보겠습니다. 질량 작용의 법칙에 따라 직접 반응의 운동 방정식은 다음과 같은 형식을 갖습니다. V pr = k pr 시간이 지남에 따라 직접 반응 속도는 감소합니다. 시작재료가 소모됩니다. 동시에 시스템에 요오드화수소가 축적되면 분해 반응 속도가 증가합니다. V arr = k arr [HI] ² 모든 가역적 반응에서 조만간 직접 속도가 증가하는 순간이 올 것입니다. 그리고 역과정은 동일해진다. 정반응과 역반응의 속도가 동일한 가역 과정의 상태를 화학 평형이라고 합니다.
화학 평형 상수. 화학 평형 상태는 특별한 값, 즉 평형 상수가 특징입니다. 이 예에서 평형 상수의 형식은 다음과 같습니다. K = ² / 평형 상수 k는 정반응과 역반응의 속도 상수의 비율 또는 생성물과 시약의 평형 농도 곱의 비율과 같습니다. 반응 방정식의 계수와 동일한 거듭제곱으로 증가합니다. 평형 상수의 값은 반응 물질의 성질에 따라 결정되며 온도에 따라 달라집니다.
평형 상수의 값은 가역 반응의 완전성을 나타냅니다. K가 1이면 평형계에는 실질적으로 초기 반응물이 남지 않으며 평형은 오른쪽으로 이동합니다.
화학 평형의 변화를 일으키는 요인. 화학 평형 상태는 온도, 출발 물질 또는 최종 생성물의 농도, 압력(가스가 반응에 관여하는 경우) 등 일정한 외부 조건에서 오랫동안 유지될 수 있습니다. 이러한 조건을 변경하면 시스템을 한 평형 상태에서 새 조건을 충족하는 다른 평형 상태로 전환할 수 있습니다. 이러한 전이를 변위 또는 평형 이동이라고 합니다. 변위 제어는 Le Chatelier의 원리(1884)를 사용하여 예측할 수 있습니다.
역사적 참고자료. 프랑스 화학자 앙리 루이 르 샤틀리에(1850~1936)는 화학 반응 과정을 연구했습니다. 평형 변위의 원리는 가장 유명하지만 Le Chatelier의 유일한 과학적 업적과는 거리가 멀습니다. 그의 과학적 연구는 그를 전 세계적으로 널리 알려지게 만들었습니다. 그는 86세까지 살았습니다.
르 샤틀리에의 원리. Henri Louis De Chatelier는 전 세계적으로 알려져 있습니다. 그는 왕도 왕자도 아니었지만 화학자들이 모든 종류의 평형을 바꾸는 데 유용한 놀라운 원리를 발견했습니다. 화학적 평형 상태(압력, 물질의 농도 또는 온도 변화)에 있는 시스템에 외부 영향이 가해지면 평형은 생성된 효과를 약화시키는 공정이 우선적으로 발생하는 방향으로 이동합니다. 르 샤틀리에의 원리는 '유해함'의 원리, '반대'의 원리입니다.
농도 변화: A) 최종 생성물의 농도를 높이면 평형은 초기 생성물의 형성 방향으로 이동합니다. 역반응이 우세하다. B) 출발 생성물의 농도를 증가시키고 평형이 최종 생성물의 형성쪽으로 이동하며 직접적인 반응이 우세합니다. C) 최종 생성물의 농도가 감소함에 따라 평형 반응이 형성쪽으로 이동하고 직접 반응이 우세합니다. D) 초기 반응 생성물의 농도가 감소하면 역반응이 우세하다.
압력 변화의 영향. A) 압력이 증가함에 따라 평형은 형성된 기체 생성물의 부피가 감소하는 반응쪽으로 이동합니다. B) 압력이 감소함에 따라 평형은 형성된 기체 생성물의 부피가 증가하는 반응 쪽으로 이동합니다. 예: 3H 2 + N 2 ← 2NH 3 c) 정반응과 역반응 모두에서 기체 생성물의 부피가 동일하면 압력 변화로 인해 평형이 이동하지 않습니다. 예: H 2 + Cl 2 =2HCl 2V=2V
온도 변화의 영향. A) 온도가 증가함에 따라 화학 평형은 흡열 반응 쪽으로 이동합니다. B) 온도가 감소함에 따라 화학 평형은 발열 반응 쪽으로 이동합니다. 예: N 2 (g) + H 2 (g) → 2 NH 3 (g) +92 kJ, 2 NH 3 (g) → N 2 (g) + H 2 (g) - 92 kJ.
르 샤틀리에 원리의 의미.
암모니아 및 메탄올 생산.
강화. 화학자는 반응을 뒤에서 밀어냅니다. "조금 움직여 보겠습니다!" “그녀는 이렇게 대답합니다. “저를 아시잖아요. 저는 불 없이는 한 시간, 하루도 살 수 없어요!” 그리고 기분을 좋게 하기 위해 나는 혈압을 높이라고 요구합니다. 게다가, 나는 시약의 농도가 나에게 중요한 반응을 한다는 것을 명심하십시오.” 그리고 화학자는 이렇게 생각했습니다. “이제 모든 것이 명확해졌습니다. 당신은 열을 흡수합니다. 정말 멋집니다! 플라스크 아래에서 버너에 불이 들어오자마자 화살표를 따라 바로 반응하세요. 이것들은 꽃이지만 과일도 있을 것입니다. 제품의 수확량은 압력을 증가시킬 것입니다! 더 집중해라... 네, 맞아요. 물질을 더 드릴게요.” 반응은 순종적으로 진행되어 유용하고 필요한 제품을 형성했습니다. 이것이 바로 그 화학자가 꾼 꿈이었습니다. 그는 어떤 결론을 내릴 것인가?
통합 상태 시험 작업. 1. 화학적 변형의 비가역성 조건. a) 약한 전해질의 형성 b) 다량의 열 흡수 c) 약한 전해질과 강한 전해질의 상호 작용 d) 용액 색상의 약화. 2. 시스템 CaCO 3(s) ← CaO(s) + CO 2(s) – Q의 평형을 반응 생성물 쪽으로 이동시키려면 다음이 필요합니다. a) 압력을 증가시킵니다 b) 온도를 증가시킵니다 c) 다음을 도입합니다 촉매 d) 온도 감소 3. 압력이 증가해도 화학 평형은 시스템에서 이동하지 않습니다. a) 2H 2 S (g) + 3O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 2SO 2 (g) b ) 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) c) H 2 (g) + I 2 (g) = 2HI (g) g) SO 2 (g) + CL 2 (g) = SO2CL2(g)
4. 2CO(g) + O 2 (g) ← 2CO 2 (g) + Q 시스템의 화학 평형 이동에 대한 다음 판단이 맞습니까? A. 압력이 감소하면 이 시스템의 화학 평형이 반응 생성물 쪽으로 이동합니다. B. 이산화탄소의 농도가 증가함에 따라 시스템의 화학 평형은 반응 생성물 쪽으로 이동합니다. a) A만 참 c) 두 판단 모두 옳음 b) B만 참 d) 두 판단 모두 틀림 원래 물질을 향한 화학 평형 이동은 a) 압력 감소 c) SO 2 농도 증가 b) 온도 감소 d) SO 3 농도 감소 6. 시스템 C의 화학 평형 4 H 10 (g) ← C 4 H 6 (g) + 2H 2 ( d) -Q 역반응의 경우 a) 온도를 높이면 c) 촉매를 추가합니다 b) H 2 농도를 줄입니다 d) 증가합니다 압력
스스로 확인해 보세요! 1 – 2 – b 3 – c 4 – a 5 – a 6 – d
숙제. § 14, 예. 1-8.
가역반응이란 무엇입니까? 이것은 서로 반대되는 두 방향으로 발생하는 화학적 과정입니다. 이러한 변환의 주요 특성과 고유한 매개변수를 고려해 보겠습니다.
균형의 본질은 무엇인가?
가역적 화학 반응은 특정 생성물을 생성하지 않습니다. 예를 들어, 황산화물(6)의 생성과 동시에 황산화물(4)이 산화되면 원래의 성분이 다시 형성된다.
비가역적 과정에는 상호작용하는 물질의 완전한 변형이 포함되며, 이러한 반응에는 하나 이상의 반응 생성물이 생성됩니다.
비가역적 상호작용의 예로는 분해 반응이 있습니다. 예를 들어 과망간산칼륨을 가열하면 금속 망간산염인 산화망간(4)이 형성되고 산소 기체도 방출된다.
가역적 반응에는 침전 형성이나 가스 방출이 포함되지 않습니다. 이것이 바로 비가역적 상호작용과의 주요 차이점이 있는 부분입니다.
화학 평형은 공정 속도가 동일하다면 하나 이상의 화학 반응이 가역적으로 발생할 수 있는 상호 작용 시스템의 상태입니다.
시스템이 동적 평형 상태에 있으면 주어진 시간 동안 온도, 시약 농도 또는 기타 매개변수에 변화가 없습니다.
평형 이동 조건
가역 반응의 평형은 르 샤틀리에의 법칙을 사용하여 설명할 수 있습니다. 그 본질은 처음에 동적 평형 상태에 있는 시스템에 외부 영향이 가해질 때 영향의 반대 방향으로 반응의 변화가 관찰된다는 사실에 있습니다. 이 원리를 사용하는 모든 가역적 반응은 온도, 압력 및 상호작용하는 물질의 농도가 변화하는 경우 원하는 방향으로 이동할 수 있습니다.
Le Chatelier의 원리는 기체 시약에만 "작동"하며 고체 및 액체 물질은 고려되지 않습니다. Mendeleev-Clapeyron 방정식에 의해 결정되는 압력과 부피 사이에는 상호 역관계가 있습니다. 초기 기체 성분의 부피가 반응 생성물보다 큰 경우 평형을 오른쪽으로 변경하려면 혼합물의 압력을 높이는 것이 중요합니다.
예를 들어, 일산화탄소(2)가 이산화탄소로 변환되면 일산화탄소 2몰과 산소 1몰이 반응에 참여합니다. 이는 2몰의 일산화탄소(4)를 생성합니다.
문제의 조건에 따라 이 가역적 반응이 오른쪽으로 이동해야 한다면 압력을 높일 필요가 있습니다.
반응 물질의 농도도 공정 과정에 중요한 영향을 미칩니다. Le Chatelier의 원리에 따르면 초기 구성 요소의 농도가 증가하면 공정의 평형이 상호 작용의 결과로 이동합니다.
이 경우 생성된 생성물의 감소(반응 혼합물로부터의 제거)는 직접 공정의 발생을 촉진합니다.
압력 및 농도 외에도 온도 변화도 역반응 또는 직접 반응 발생에 중요한 영향을 미칩니다. 초기 혼합물이 가열되면 흡열 과정을 향한 평형 이동이 관찰됩니다.
가역적 반응의 예
특정 공정을 사용하여 반응 생성물 형성 방향으로 평형을 전환하는 방법을 고려해 보겠습니다.
2СО+О 2 -2СО 2
이 반응은 모든 물질이 동일한(기체) 상태에 있기 때문에 균질한 과정입니다.
방정식의 왼쪽에는 3개의 구성 요소 볼륨이 있으며, 상호 작용 후 이 표시기가 감소하고 2개의 볼륨이 형성됩니다. 직접적인 공정이 일어나기 위해서는 반응 혼합물의 압력을 높이는 것이 필요합니다.
반응이 발열 반응이라는 점을 고려하면 온도가 낮아져 이산화탄소가 생성됩니다.
공정의 평형은 출발 물질 중 하나인 산소 또는 일산화탄소의 농도가 증가함에 따라 반응 생성물이 형성되는 방향으로 이동합니다.
결론
가역적, 비가역적 반응은 인간의 삶에서 중요한 역할을 합니다. 우리 몸에서 일어나는 대사 과정은 화학 평형의 체계적인 변화와 관련이 있습니다. 화학 생산에서는 반응을 올바른 방향으로 유도하기 위해 최적의 조건이 사용됩니다.
한 방향으로 진행되는 화학반응을 화학반응이라 한다. 뒤집을 수 없는.
대부분의 화학 공정은 거꾸로 할 수 있는. 이는 동일한 조건에서 순방향 반응과 역방향 반응이 모두 발생한다는 것을 의미합니다(특히 폐쇄 시스템에 대해 이야기하는 경우). 
예를 들어:
가) 반응
개방형 시스템에서 뒤집을 수 없는;
b) 같은 반응
폐쇄적인 시스템에서 거꾸로 할 수 있는.
화학 평형
예를 들어 조건부 반응의 경우 가역 반응 중에 발생하는 프로세스를 더 자세히 고려해 보겠습니다.
대중행동의 법칙에 기초하여 순방향 반응 속도:
시간이 지남에 따라 물질 A와 B의 농도가 감소하므로 직접 반응 속도도 감소합니다.
반응 생성물의 출현은 역반응의 가능성을 의미하며 시간이 지남에 따라 물질 C와 D의 농도가 증가합니다. 역반응 속도.
조만간 정반응과 역반응의 속도가 같아지는 상태에 도달하게 될 것입니다.
정반응의 속도와 역반응의 속도가 같은 계의 상태를 호출한다. 화학 평형.
이 경우 반응물과 반응 생성물의 농도는 변하지 않습니다. 이를 평형 농도라고 합니다. 거시적 수준에서는 전반적으로 아무것도 변하지 않는 것 같습니다. 그러나 실제로는 정방향 및 역방향 프로세스가 모두 계속 발생하지만 속도는 동일합니다. 따라서 시스템의 이러한 평형을 이동성 및 동적이라고 합니다.
물질 [A], [B], [C], [D]의 평형 농도를 나타냅니다. 그러면 = , k 1 [A] α [비] β = k 2 [C] γ [디] δ , 어디
여기서 α, β, γ, δ는 지수이고, 가역반응의 계수와 동일; K는 - 화학 평형 상수.
결과 표현식은 정량적으로 설명합니다. 평형 상태평형 시스템에 대한 대량 행동 법칙의 수학적 표현입니다.
일정한 온도에서 평형상수는 다음과 같다. 주어진 가역반응에 대한 일정한 값. 이는 평형 상태에서 확립된 반응 생성물의 농도(분자)와 출발 물질(분모) 사이의 관계를 보여줍니다.
평형 상수는 실험 데이터로부터 계산되어 특정 온도에서 출발 물질과 반응 생성물의 평형 농도를 결정합니다.
평형 상수의 값은 반응 생성물의 수율과 진행의 완전성을 특징으로 합니다. K » 1을 얻으면 이는 평형 상태 [C]를 의미합니다. γ [디] δ " [ㅏ] α [비] β 즉, 반응 생성물의 농도가 출발 물질의 농도보다 우세하고, 반응 생성물의 수율이 높다.
K가 <1인 경우, 반응 생성물의 수율은 그에 따라 낮습니다. 예를 들어, 아세트산 에틸 에스테르의 가수분해 반응의 경우
평형 상수:
20°C에서는 0.28(즉, 1보다 작은) 값을 갖습니다.
이는 에스테르의 상당 부분이 가수분해되지 않았음을 의미합니다.
이종 반응의 경우 평형 상수의 표현에는 기체 또는 액체 상에 있는 물질의 농도만 포함됩니다. 예를 들어, 반응에 대해
평형 상수는 다음과 같이 표현됩니다.
평형 상수의 값은 반응물의 성질과 온도에 따라 달라집니다.
상수는 촉매의 존재 여부에 의존하지 않습니다., 이는 정반응과 역반응의 활성화 에너지를 같은 양만큼 변화시키기 때문입니다. 촉매는 평형 상수 값에 영향을 주지 않고 평형 시작을 가속화할 수만 있습니다.
평형 상태는 온도, 출발 물질의 농도, 압력(가스가 반응에 참여하거나 형성되는 경우) 등 일정한 외부 조건 하에서 무기한 유지됩니다.
이러한 조건을 변경함으로써 시스템을 한 평형 상태에서 새로운 조건을 충족하는 다른 평형 상태로 전환하는 것이 가능합니다. 이 전환을 배수량또는 균형의 변화.
암모니아를 형성하기 위한 질소와 수소의 반응 예를 사용하여 평형을 이동시키는 다양한 방법을 고려해 보겠습니다.
물질 농도 변화의 효과
질소 N2와 수소 H2가 반응 혼합물에 추가되면 이들 가스의 농도가 증가합니다. 순방향 반응 속도가 증가합니다.. 평형은 반응 생성물쪽으로, 즉 암모니아 NH 3쪽으로 오른쪽으로 이동합니다.
N 2 +3H 2 → 2NH 3
평형 상수에 대한 식을 분석하여 동일한 결론을 도출할 수 있습니다. 질소와 수소의 농도가 증가할수록 분모는 증가하며 K는 동일합니다. - 값은 일정하므로 분자는 증가해야 합니다. 따라서, 반응 혼합물 중 반응 생성물 NH 3 의 양이 증가할 것이다.
암모니아 반응 생성물 NH 3의 농도가 증가하면 평형이 왼쪽으로 이동하여 출발 물질이 형성됩니다. 이 결론은 유사한 추론을 바탕으로 도출될 수 있습니다.
압력 변화의 영향
압력 변화는 물질 중 하나 이상이 기체 상태인 시스템에만 영향을 미칩니다. 압력이 증가하면 가스의 부피가 감소하므로 농도가 증가합니다.
닫힌 시스템의 압력이 예를 들어 2배 증가한다고 가정해 보겠습니다. 이는 고려중인 반응에서 모든 기체 물질 (N 2, H 2, NH 3)의 농도가 2 배 증가한다는 것을 의미합니다. 이 경우 K=에 대한 표현식의 분자는 4배 증가하고 분모는 16배 증가합니다. 즉, 균형이 깨집니다. 이를 회복하려면 암모니아 농도를 높여야 하고, 질소와 수소 농도를 줄여야 합니다. 균형이 오른쪽으로 이동합니다. 압력의 변화는 액체와 고체의 부피에 사실상 영향을 미치지 않습니다. 즉, 농도가 변하지 않습니다. 따라서, 기체를 포함하지 않는 반응의 화학적 평형 상태는 압력에 의존하지 않습니다..
온도 변화의 영향
온도가 증가함에 따라 모든 반응(발열 및 흡열)의 속도가 증가합니다. 더욱이, 온도의 증가는 더 높은 활성화 에너지를 갖는 반응의 속도에 더 큰 영향을 미칩니다. 흡열성의.
따라서 역반응(흡열)의 속도는 정반응의 속도보다 더 많이 증가합니다. 평형은 에너지 흡수를 수반하는 과정으로 이동합니다.
평형 이동의 방향은 다음을 사용하여 예측할 수 있습니다. 르 샤틀리에의 원리:
평형 상태에 있는 시스템에 외부 영향(농도, 압력, 온도 변화)이 가해지면 평형은 이 영향을 약화시키는 쪽으로 이동합니다.
따라서:
반응물의 농도가 증가함에 따라 시스템의 화학적 평형은 반응 생성물의 형성 쪽으로 이동합니다.
반응 생성물의 농도가 증가함에 따라 시스템의 화학적 평형은 출발 물질의 형성 쪽으로 이동합니다.
압력이 증가함에 따라 시스템의 화학적 평형은 형성되는 기체 물질의 부피가 더 작은 반응 쪽으로 이동합니다.
온도가 증가함에 따라 시스템의 화학적 평형은 흡열 반응 쪽으로 이동합니다.
온도가 감소함에 따라 발열 과정으로 이동합니다.
르 샤틀리에의 원리는 화학 반응뿐만 아니라 증발, 응축, 용융, 결정화 등 다른 많은 공정에도 적용 가능합니다. 가장 중요한 화학 제품 생산에서 르 샤틀리에의 원리와 대량 행동 법칙에 따른 계산 원하는 물질의 최대 수율을 제공하는 화학 공정을 수행하기 위한 조건을 찾을 수 있습니다.
시험 응시를 위한 참고 자료:
멘델레예프 테이블
용해도 표
