Обратимые и необратимые реакции.

Реакцию называют обратимой, если её направление зависит от концентраций веществ — участников реакции.Например, в случае гетерогенно-каталитической реакции

N₂ + 3H₂ = 2NH₃ (1)

при малой концентрации аммиака в газовой смеси и больших концентрациях азота и водородапроисходит образование аммиака; напротив, при большой концентрации аммиака он разлагается, реакцияидёт в обратном направлении. По завершении обратимой реакции, т. е. при достижении равновесияхимического (См. Равновесие химическое), система содержит как исходные вещества, так и продуктыреакции. Реакцию называют необратимой, если она может происходить только в одном направлении изавершается полным превращением исходных веществ в продукты; пример — разложение взрывчатыхвеществ. Одна и та же реакция в зависимости от условий (от температуры, давления) может бытьсущественно обратима или практически необратима.

Простая (одностадийная) обратимая реакция состоит из двух происходящих одновременноэлементарных реакций, которые отличаются одна от другой лишь направлением химического превращения.Направление доступной непосредственному наблюдению итоговой реакции определяется тем, какая из этихвзаимно-обратных реакций имеет большую скорость. Например, простая реакция

N₂O₄ ⇔ 2NO₂ (2)

складывается из элементарных реакций

N₂O₄ →2NO₂ и 2NO₂ →N₂O₄.

61.Выражение константы равновесия через равновесные концентрации реагирующих веществ.Каков физический смысл константы равновесия.

Количественной характеристикой химического равновесия является константа равновесия, которая может быть выражена через равновесные концентрации С_i, парциальные давления р_iили мольные доли X_i реагирующих веществ. Для некоторой реакции

aA + bВ = cC + dD соответствующие константы равновесия выражаются следующим образом:

Физический смысл этого принципа заключается в том, что в состоянии термодинамического равновесия сбалансирована каждая реакция в отдельности. Не может быть равновесной ситуации, при которой реакция по одному пути идет преимущественно в одном направлении, а по другому пути – в обратном; компенсация реакции "туда и обратно" имеет место в каждой элементарной стадии.

62.Принцип Ле Шателье.

Принцип Ле Шателье гласит: если система находится в состоянии равновесия, то при действии на нее сил, вызывающих нарушение равновесия, система переходит в такое состояние, в к-ром эффект внеш. воздействия ослабевает. Принцип Ле Шателье определяет смещение хим. и фазовых равновесий при изменении т-ры, давления, состава системы. Напр., повышение т-ры смещает равновесие эндотермич. р-ций в сторону образования конечных продуктов, экзотермич. р-ций - в сторону образования исходных в-в (принцип смещения подвижного равновесия Вант-Гоффа). Повышение давления смещает хим. равновесие в направлении процесса, при к-ром объем системы уменьшается. Введение в систему дополнит.кол-ва к.-л. реагента смещает равновесие в направлении того процесса, при к-ромконцентрация этого в-ва убывает. Сокращенный принцип Ле Шателье - Брауна характеризует смещение равновесияпри участии т. наз. вторичных сил, индуцируемых в системе той силой, к-рая непосредственно воздействует на систему. Если равновесие описывается с помощью обобщенных координат X_i и сопряженных с ними обобщенных сил У_i (i = 1, 2, ..., s, где s - число термодинамич. степеней свободы системы), к-рые изменяются при моновариантном процессе, то интенсивность воздействия силы Y_i на координату X_i уменьшается при замене условия постоянства одной из обобщенных сил на условие постоянства сопряженной с этой силой обобщенной координаты. Напр., если для нек-рой системы обобщенными силами являются давление р и т-ра Т, а сопряженные с ними обобщенные координаты - объем V и энтропия S соотв., то неравенство

(дS/дT)_p / (дS/дT)_Vпоказывает, что если условие р = const заменить на V = const, значение производной энтропии по т-ре уменьшится. Это приводит к известному соотношению между изобарной и изохорной теплоемкостями: С_р / С_V .