Нақты жүйелердегі тепе - теңдік

Презентация қосу

Нақты
жүйелердегі
тепе-теңдік

Тлемисова Тоғжан
1504-10
1. Нақты жүйелердегі тепе-теңдік. Оларға әсер ететін
факторлар.
2. Термодинамикалық және концентрациялық (нақты және
шартты) тепе-теңдік константалары.
Термодинамиканың негізгі заңдары идеалды жүйелердегі, соның ішінде
идеалды ерітіндідегі тепе-теңдікті сипаттайды. Мұндай сипаттамаға арналған
математикалық өрнек өте қарапайым, әмбебап және жақсы дамыған.
Сонымен қатар, химик-аналитиктер айналысатын нақты жүйелер, әдетте,
термодинамикалық қасиеттері бойынша идеалдыдан қатты ерекшеленеді.
Алайда, нақты химиялық жүйелердің әрекетін сипаттау үшін осы
математикалық өрнекті өзгертіп қолдануға болады.
Нақты жүйелер – химиялық қосылыстардың көптеген құрамдас бөліктер
жиынтығынан тұратын, әрі бір-бірімен үнемі қарым-қатынаста және
байланыста болатын белгілі күрделі жүйе.
Химиялық реакцияның жылдамдығына реакцияға қатысатын заттардың
табиғаты, температура, қысым, катализатор, т.б. әсер етеді.
Химиялық реакцияның әрекеттесуші заттардың концентрациясына
тәуелділігін бірінші байқаған орыс ғалымы Бекетов Н.Н. Кейіннен бұл
заңдылықты Норвегия ғалымдары Гульдберг пен Вааге (1867ж.) мына ереже
түрінде тұжырымдаған:

Химиялық реакцияның жылдамдығы реакцияласушы заттардың
концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал. Мұны
әрекеттесуші массалар заңы деп атайды.

Жалпы түрде, A және B заттарының
әрекеттесуінен C, D заттары түзіледі деп,
(∆G ° өзгеруі тұрақты шама болғандықтан)
aA + bB cC + dD
тепе теңдік константасын өрнектейтін
болсақ, жоғарыдағы теңдеуі шығады:
K = [C]c [D] d, /[A]a [B]b
мұндағы [A], [B], [C], [D] - жүйенің
сәйкес компоненттерінің тепе-теңдік
концентрациясы.
Нақты жүйелерде, тепе-теңдік константасы тек
температура мен қысымға, ал ерітінділерде жүретін
реакцияларға, сондай-ақ еріткіштің табиғатына
байланысты. (Бұл тек идеалды жүйелер!)

Нақты химиялық жүйелердегі тепе -
теңдікке әсер ететін факторларды екі негізгі
топқа бөлуге болады: электростатикалық және
химиялық өзара әрекеттесулер. Олардың
арасындағы шекара белгілі бір дәрежеде
шартты: мысалы, еріген бөлшектердің еріткіш
молекулаларымен әрекеттесуіне байланысты
еріткіш әсерлері әдетте жартылай
электростатикалық, жартылай химиялық
сипатқа ие.
Электростатикалық өзара әрекеттесу.
Электростатикалық өзара әрекеттесулерге (өзара
әрекеттесу энергиясының кему тәртібімен): иондар
арасындағы кулондық өзара әрекеттесулер;
полярлы молекулалардың қатысуымен ион-
диполь және диполь-диполь өзара әрекеттесулері;
ерітіндідегі кез келген бөлшектер арасындағы ван-дер-
ваальс-өзара әрекеттесулер жатады.

Әлбетте, электростатикалық өзара әрекеттесу энергиясы
әрекеттесетін бөлшектердің табиғатына тәуелді:
ЕАА ЕВВ ЕАВ.
Естеріңізге сала кетейік, идеалды ерітінділер үшін
ЕАА ЕВВ ЕАВ
Электростатикалық әсерлесулер осылайша
ерітінділердің қасиеттерінің идеалдыдан ауытқуына
әкеледі.
Мұндай ерітінділердегі тепе-теңдік жалпы жағдайда (3.9)
теңдеу түрінде әсер етуші массалар заңының өрнегімен
сипатталмайды.
Химиялық әсерлесулер. Күрделі химиялық жүйелерде бірдей
бөлшектер бір уақытта бірнеше тепе-теңдікке қатысады. Мысалы,
хлорсутек қышқылының HCl қатысында сынап (II) сульфидінің
HgS қаныққан сулы ерітіндісінде Hg2+ және S2- иондарының
қатысуымен жүретін көптеген тепе-теңдік бар:

гетерогенді тепе-теңдік
HgS (тв.) Hg2+ + S2-
гомогенді тепе-теңдік
Hg2+ + Cl- HgCl+
Hg2+ + 4Cl- HgCl42-
S2- + H+ HS-
S2- + 2H+ H2S
Электростатикалық өзара әрекеттесуді есепке алу.

Электростатикалық өзара әрекеттесулер, жоғарыда айтылғандай,
жүйе күйінің идеалдан ауытқуына әкеледі. Электростатикалық
факторлардың әсерін активтілік (белсенділік) әдісі (метод активности)
деп аталатын әдіс арқылы есепке алуға болады.
Оның мәні әрекеттесетін бөлшектердің тепе-теңдік
концентрацияларының орнына [А] активтілік aА деп аталатын шамалар
қолданылады.

Бос энергия үшін активтілік мәндері
функционалды тәуелділік формасы ((3.6)
теңдеуді қараңыз) нақты ерітінділер үшін
де сақталатындай етіп таңдалады:

GA = + nRT lnaA
Белсенділік дегеніміз - берілген нақты ерітінді сияқты бірдей
термодинамикалық қасиеттері бар идеал ерітіндінің компоненті ие
болатын концентрация; белсенділік концентрация өлшеміне ие - моль
· л-1. (моль/л)
(4.4) өрнегін реакцияға қолданып

aA + bB cC + dD

3.2.3 өрнегімен түрлендіріп, мына өрнекті аламыз

K0 =
Жалпы жағдайда әрекеттесуші массалар заңы мыналарды белгілейді: химиялық
тепе - теңдік жағдайында реакция өнімдерінің белсенділігі көбейтіндісінің
стехиометриялық коэффициенттерге тең дәрежеде бастапқы заттардың белсенділігі
көбейтіндісіне қатынасы температураның, қысымның және берілген еріткіштің осы
мәндерінде тұрақты мән болып табылады.

Активті бөлшектердің оның тепе-теңдік концентрациясына қатынасы

А =

Активтілік коэффициенті (f)
Ерітіндідегі иондардың концентрациясы өсуінің немесе бөгде күшті
электролиттерінің қосу әсерінен жүйенің идеалдық күйден ауытқу дәрежесі
активтік коэффициентпен (f) сипатталады.
Активті концентрация ерітіндінің жалпы концентрациясына тура
пропорционалды:
f c
Мұнда: f- коэффициенті, ерітіндідегі барлық итондардың зарядына және
концентрациясына тәуелді, f- шамасы әдетте бірден кем, бірақ электролиттің
концентрациясы төмендеген сайын, яғни ерітнді сұйытылған сайын бірге жуықтай
береді, = 1. Яғни,
С
Белсенділік коэффициенттерін анықтау мен есептеудің
әртүрлі әдістері бар. Электростатикалық өзара әрекеттесулер
әсіресе электролит ерітінділерде күшті болғандықтан, иондардың
белсенділік коэффициенттерін есептеуге баса назар аударамыз.
Олар иондық күш І деп аталатын және төмендегі теңдеу арқылы
есептелетін шамаға тәуелді

I=½, (4.7)

мұндағы - онының заряды;
жинақтау ерітіндіде бар барлық иондар
I бойынша жүзеге асырылады.
Назарларыңызға рахмет!!!

Ұқсас жұмыстар

Қара дененің сәуле шығару заңдары

ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ ЖҮЙЕЛЕР

Термодинамикалық жүйе, процесс және тепе - теңдік

Термодинамика анықтамалары және сыныптамасы

Тауардың нарықтық бағасы

Нарықтық тепе - теңдік

IS – LM үлгісі

AD-AS үлгісі

Үлгінің ішкі айнымалылары

Физикалық химия

Пәндер