Константа равновесия гетерогенной реакции

Как и в случае гомогенной химической реакции, константа гетерогенного равновесия равна отношению произведения равновесных концентраций (активностей) или парциальных давлений продуктов реакций к произведению равновесных концентраций (активностей) или парциальных давлений исходных веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении. Для реакции пароводяной конверсии углерода константа равновесия имеет вид:

К _р = (р _СО2)_р (р _Н2)²_р/(р _Н2О)²_р,

для восстановления металла

К _р = (р _Н2O)_р/(р _Н2)_р.

Из приведенных выражений следует, что в уравнения констант гетерогенного химического равновесия не входят концентрации твердых веществ, участвующих в прямой и обратной реакциях. Это особенность гетерогенного химического равновесия.

Так как прямая и обратная реакции протекают на одной и той же поверхности раздела фаз, то площадь поверхности раздела фаз также не входит в уравнение константы химического равновесия.

Константа гетерогенного химического равновесия зависит от температуры. Она возрастает с увеличением температуры дляэндотермической прямой реакции и уменьшается с увеличением температуры в случае экзотермической прямой реакции. Расчеты проводятся по тем же формулам, что и для гомогенных реакций.

Смещение равновесия гетерогенных реакций подчиняется принципу Ле Шателье. При повышении температуры оно смещается в сторону эндотермической реакции. При повышении давления или концентрации исходных веществ равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции, при повышении концентрации или давления продуктов реакции равновесие смещается в сторону обратной реакции. При повышении общего давления равновесие сдвигается в направлении уменьшения числа молекул газообразных веществ.

Твердые исходные вещества и продукты реакции не влияют на смещение гетерогенного химического равновесия.

19. Химическая кинетика – изучает скорость химической реакции и зависимость ее от различных факторов, а также механизм протекания химических реакций.

Скоростью химической реакции называют число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени.

Скорость химической реакции зависит от:

1) концентрации реагирующих веществ;

2) температуры;

3) присутствия катализаторов;

4) природы реагирующих веществ;

5) степени измельчения твердого вещества;

6) перемешивания, если вещества находятся в растворенном состоянии.

Совокупность реагирующих веществ, мысленно или реально выделенная их окружающей среды, называется химической системой.

Фаза – однородная часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства изменяются скачком.

Система, состоящая из одной фазы, называется гомогенной. Система, состоящая из двух или более фаз, называется гетерогенной.

Химическая реакция, протекающая в гомогенной системе, называется гомогенной реакцией. Химическая реакция, протекающая в гетерогенной системе, называется гетерогенной реакцией.

Гомогенными являются процессы в растворах и реакции между газами.

Гетерогенные реакции протекают в тех случаях, когда в системе имеется поверхность раздела (твердое тело - жидкость, твердое тело - газ, жидкость - газ, две несмешивающиеся между собой жидкости и т.д.)

Для определения скорости реакции можно использовать и величины, пропорциональные числу актов: изменение концентрации, давления, окраски во времени.

Средней скоростью гомогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени в единице объема всей системы.

В математической форме:

(1)

Величина называется молярной концентрацией вещества с. Таким образом, выражение (1) для скорости можно переписать в следующем виде:

. (2)

C учетом формулы (2) скорость химической реакции можно определить следующим образом:

Средней скоростью химической реакции называется изменение концентрации какого-либо вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени.