Lecture 3 (kémiai egyensúly)
Ábra. függését a reakciósebesség az idő függvényében.
A kémiai egyensúly:
Kinetikai: elérésekor kémiai egyensúly az anyagok koncentrációjának a rendszer már nem változik, és állandó marad állandó körülmények között (T, p).
Termodinamikai: amikor a kémiai egyensúly Gibbs válik minimális, és leállítja a változó AG = 0.
Chem. egyensúly: Giskh. in-in -Gprod. = 0 = dG
Ábra. Gibbs energia változás.
Gibbs energiája a rendszer határozza meg nem csak a T - a hőmérséklet és a p - nyomás, hanem attól is függ a kémiai potenciál -. A kémiai potenciálja egy anyag ebben a rendszerben az úgynevezett egy értéket, amely meghatározza az összeg a Gibbs energia per 1 mol az anyag.
N-, ahol az anyag mennyiségét (mol). Így a Gibbs energia függ az anyag mennyiségét: G (x) = (x) n (x).
A rastvoroah kémiai potenciálja egy anyag koncentrációjától függ az anyag és az oldószer jellegétől:
ahol R- egyetemes gázállandó = 8,314 J / Mulk;
T - abszolút hőmérséklet a kísérlet (C);
C (X) - a moláris koncentrációját (mol / l).
A mennyiségi jellemző a kémiai egyensúly a tömeghatás törvénye.
aA + BB = cC + DD- reakcióegyenlet általános formában,
ahol a, b, c, d- sztöchiometrikus együtthatók (számának megfelelő móljainak anyag); A, B, C, D anyag.
Mi helyettesíti a megfelelő értékeket a kémiai potenciálok és kap:
Abban az esetben, egyensúlyi fellépő AG = 0:
A terméket a koncentráció egyensúlyi - ez állandó és kijelölt kémiai egyensúlyi állandó Kc. Ez jellemző a valódi egyensúlyt. Kémiai egyensúlyi állandó - ez egy kifejezése a tömeghatás törvénye. A fizikai jelentése - ez az aránya egyensúlyi termék koncentrációt a termék a reakció termékek egyensúlyi koncentrációinak a kiindulási anyagok, hozott fokozatot sztöchiometrikus együtthatók - egy állandó. Amikor írni a kifejezéseket a kémiai egyensúlyi állandó használatra tolkoravnovesnye koncentráció. ami létezik egyensúlyi pont (vannak írva szögletes zárójelben):
A konstans érték kapcsolódik a Gibbs energia:
Ez izoterma egyenlet kémiai reakció. Felhasználása kifizetések idején egyensúlyt. A izoterma egyenlet határozza meg az irányt a folyamatot:
magas értékek Kc ΔG <0 – прямая реакция,
alacsony értékei Kc ΔG> 0 - holtjáték.
Van egy teljes uravnenieizotermy kémiai reakció. amikor a az anyagok koncentrációjának a rendszer egyensúlyi:
Elemezzük a teljes egyenlet izoterma reakciót. Vele, akkor még pontosabban meghatározhatja a tájékozódás a folyamat:
Ks> Ps. ΔG<0 – прямая реакция.
Kc <Пс. ∆G> 0 - holtjáték.
Kc = Ps. AG = 0 - kémiai egyensúly.
Ks. kifejezett koncentráció, akkor lehet használni csak anyagok oldott állapotban. Ha az ügy nem lesz olyan gáz halmazállapotú, meg kell, hogy kifejezze az egyensúlyi állandó szempontjából parciális nyomása:
Ha a reakció heterogén, az állandó kifejezés szubsztituált csak gáz halmazállapotú anyagok. Például:
A termodinamika különbséget igaz ilozhnoe egyensúlyt. Jelek a valódi egyensúly:
Az egyenlő sebességgel előre és hátra reakciókat.
A minimális érték a Gibbs energia, AG = 0. Az érték a maximális entrópia, ΔS = 0.
Ez jellemzi a mobilitás, a képesség, hogy spontán módon helyreállni után enyhe eltolódást a külső körülmények között. Például, a levegőt összenyomjuk, amikor nyomást fejtünk ki, amikor a nyomás megszűnik, akkor visszaáll az eredeti állapot.
Fenntartása az állapota idővel hiányában a külső hatásokkal szemben.
Abban a pillanatban az egyensúlyi állapot a rendszer ugyanúgy nem számít, melyik oldalon a rendszer odajött hozzá.
Hamis egyensúly, amely hasonló a valódi, hosszú ideig, de ΔG0 (robbanékony keveréket, túltelített oldatok). Igaz a mérleget az izoterma egyenlet (csak akkor működik, állandó hőmérsékleten, amelyet nehéz elérni a kísérleti körülmények között). A gyakorlatban ez sokkal kényelmesebb polzovatsyauravneniem izobár kémiai reakció. mivel a relatív állandóságának nyomás biztosítja a külső környezet is.
(DlnKp / dT) p = AH / RT 2 - egyenlet izobár
A következő egyenletből következik, hogy a hőmérséklet növelésével az egyensúlyi állandó növekedni fog endoterm reakciók, exoterm mivel csökken. Ahhoz, hogy növelje a konstansok a exoterm reakciókat az a hőmérséklet csökkenésével.
Integrálása után az egyenlet a következő lesz:
Ebből az egyenletből következik a függőség a termikus hatás a hőmérséklet, azaz a lehet számítani a nagyságát a termikus hatás, ha állandók ismertek két hőmérsékleten.
Ezzel egyenletet ki tudjuk számítani az egyensúlyi állandó, bármilyen hőmérsékleten, ha ismeretes, AH.
Alapján isobar egyenlet kémiai egyensúly elmozdulását tényezők származnak. Le Chatelier-elv - ha a rendszer egyensúlyban is hatást gyakorol (T, P, S), a rendszer biztosítja ellenállást. Például: Hb + O2 HbO2. deoxygenated vért a tüdőbe, következésképpen
megnövekedett oxigénnyomás. Összhangban a Le Chatelier elve egyensúly kell tolni lefelé irányuló nyomást, azaz a jobbra. A bal oldalon a oxigénkoncentráció csökken, és a megfelelő - Blood kezdődik dúsított oxigén alkotnak oxihemoglobin. Az artériás vér oxihemoglobin belép a szövetet és a vérnyomása alacsonyabb, mint a szövet, ahol az egyensúlyi balra tolódik és oxigén szabadul számára szöveti légzést. 2. példa: a hőmérséklet növelésével az egyensúlyi folyamatot elmozdul abba az irányba, az endoterm reakció, és a hőmérsékletet csökkentjük, az irányt egy exoterm reakció. Így a reakció
ellensúlyozza az előre irányba fordul elő, ha alacsonyabb hőmérsékleten, vagy, hogy növelje a nyomást, vagy csökkentse a koncentrációját reakciótermékek; A helyettesítéses reakció az ellenkező irányba kell emelni a hőmérsékletet, alacsonyabb nyomás, alacsonyabb koncentrációban a kiindulási anyagok.
A biológiai folyamatok nem lehet alkalmazni a koncepció kémiai egyensúly, mert a folyamatok az élő szervezetekben előforduló, visszafordíthatatlan. De mégis, az élő organizmusok egy egyensúlyi állapot.
Ellentétben a kémiai egyensúlyi állandósult állapot nem jellemző az egyenlő sebességgel előre és hátra reakciókat. Jellemzően, az egyik irányba, a reakció sebessége nagyobb, mint a másik, mint amikor a különbség a sebességek időben állandó. Ott változatlanság idején beáramlási sebessége és eltávolítására anyagok és az energia.
A rendszer állapotát, ha annak paramétereit idővel nem változnak, de van egy csere az anyag és energia a környezetet nevezzük helyhez. Az élő szervezetek jellemzi állandóságát egyensúlyi állapot paramétereit az időben, amely az úgynevezett - homeosztázis.
A hasonlóság kémiai egyensúly az egyensúlyi állapotban egy konstans (tartja a beállítások), és a közöttük lévő különbség abban rejlik, hogy a két megjelölés:
ΔG ≠ 0 - a stacionárius állapotban, ΔG / At = ΔGi / At + ΔGe / Δt- kémiai egyensúlyi (állandó érték).
Entrópia stacionárius körülmények között minimális, és a kémiai egyensúly - maximális.
A nyugalmi állapot által fenntartott autoregulirovaniya, azaz, ha a rendszer eltér az állapotban a fiziológiai mechanizmusok aktiválódnak, és a rendszer közelít az új egyensúlyi állapot. Autostabilizatsiya - helyreállítására és fenntartására az egyensúlyi állapot (helyhez tulajdonát nyílt rendszerek). Ha a rendszer tapasztalható gyengülése a külső befolyást, a szint az egyensúlyi állapot fenntartását. Abban az esetben, külső hatás hangosítás megy egyik szintről a másikra. Minden szint egyensúlyi állapotot a fiziológiás norma eltérések.
paraméter: normális érték felső határának (sportoló készletek rekord)
(T, p), az egyensúlyi állapot
az alsó határ a normál (üzem közben)
Ábra. Stacionárius és elutasítás.
Ha autoreguliruyuschie mechanizmusok képesek fenntartani a nyugalmi állapot egy adott expozíció, a test úgy van kialakítva, hogy ezeket a feltételeket. Megsértése esetén az adaptációs mechanizmusok a betegség fordul elő súlyos esetekben, a szervezet elhalásához bekövetkezik.