Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Влияние температуры на константу равновесияПри рассмотрении вопроса о смещении равновесия показано качественное влияние температуры на константу равновесия. Количественно эта зависимость определяется уравнением Вант-Гоффа. Покажем вывод этого уравнения. Так как константа скорости химической реакции зависит только от температуры, то, очевидно, и константа равновесия зависит только от температуры. Подставив в выражение константы равновесия значения констант скоростей прямой и обратной реакций из уравнения Аррениуса и выполнив несложные преобразования, можно получить
Кр = k1/k2 = (А1/А2)е-(Е2-Е1)/RT = А е-DЕ/RT, (2.13)
где А1 и А2, Е1 и Е2-соответственно предэкспоненциальные множители и энергии активации прямой и обратной реакций, а DЕ - разность энергий активации обратной и прямой реакций. Эта разница соответствует тепловому эффекту реакции. Тогда зависимость константы равновесия от температуры выразится уравнением:
Кр = А еQ/RT (2.14)
Если Q < 0, т.е. реакция идет с поглощением тепла (эндотермическая), то значение константы равновесия с повышением температуры возрастает (рис.20). Если Q > 0, т.е. тепло в результате реакции выделяется (экзотермическая), то с увеличением температуры значение константы уменьшается.
Рис.20. Зависимость константы равновесия от температуры
Выводы, сделанные на основании уравнения Вант-Гоффа, находятся в полном соответствии с принципом Ле-Шателье. Покажем возможности использования уравнения Вант-Гоффа для определения константы равновесия при разных температурах и вычисления теплового эффекта реакции. Прологарифмируем уравнение (2.14):
lgКр = Q/(2,303 RT) + lgA или lgКр = (Q/(2,303 R))(1/Т) + lgA (2.15)
Последнее выражение представляет собой уравнение прямой линии в координатах lgКр – 1/Т: Если построить график зависимости lgКр от 1/Т (рис.21), то полученная экспериментальная прямая отсечет на оси ординат отрезок, равный lgA и имеющий наклон, равный Q/(2,303RT), откуда можно определить Q. Если принять, что тепловой эффект реакции не зависит от температуры, что допустимо в небольших температурных интервалах, то зная константу равновесия при одной температуре (Т1), можно определить константу равновесия при любой другой температуре (Т2). Запишем выражения константы равновесия для температур Т1 иТ2:
lgКр1 = Q/(2,303RT1) + lgA, lgКр2 = Q/(2,303RТ2) + lgA.
Рис.21. Зависимость логарифма константы равновесия от температуры.
Вычитая второе уравнение из первого, получим:
lg(Кр1/Кр2) = (Q/(2,303R)) (1/Т1-1/Т2) (2.16).
Этим уравнением можно воспользоваться для вычисления теплового эффекта реакции, если известны константы равновесия при двух температурах. Немаловажно отметить, что константа равновесия (а значит и состояние равновесия) не зависит от энергии активации. Это следует из уравнения (2.13) и подтверждается экспериментально. Очевидно, что изменение, например, увеличение константы равновесия с изменением температуры еще не означает достижения высокого выхода продуктов реакции и, соответственно, целесообразности осуществления процесса в препаративных целях, так как абсолютное значение Кр может оставаться невысоким. Например, уже при достаточно высокой температуре 1000 К константа равновесия эндотермической реакции
N2 + O2 «2NO
очень мала - всего 5,5.10-9. Повышение температуры до 2000 К увеличивает значение константы до 3,3.10-4, но даже при 5000 К ее величина составляет всего 0,24. Только при температуре 15000 К значение константы равновесия образования оксида азота достигает 4,5 - величины, которую в какой-то степени можно считать приемлемой. Но эта температура в два с половиной раза выше, чем на поверхности Солнца.
|