Принцип Ле-шателье

Установившееся равновесие характеризуется определенными соотношениями концентраций веществ. Но состав равновесной смеси можно изменить, изменяя температуру системы, концентрации веществ и давление. Изменение состояния равновесия в результате изменения условий принято называть смещением химического равновесия. Принцип Ле-Шателье позволяет предсказать, в какую сторону будет смещаться равновесие системы при изменении внешних условий.

Принцип Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказывают внешнее воздействие путем изменения какого-либо из условий, определяющих положение равновесия (Т, V, P), то оно смещается в направление того процесса, протекание которого ослабляет эффект произведенного воздействия (смещается в сторону ослабления этого воздействия). Пример: определить в каком направлении сместится равновесие в следуещей системе: 4HCL(г) + O₂(г) <=> 2CL₂(г) + 2H₂O(г); delta.rH⁰= -114 кДж а)при повышении температуры, б)при повышении концентрации, в)при повышении давления. Ответ: а)при увеличении Т равновесие экзотермической реакции смещается влево, б) вправо, т.к. при увеличении концентрации любого исходного в-ва равновесие смещается вправо, а продукта реакции – влево, в)при увеличении давления равновесие смещается в сторону меньшего числа газовых молей. Было 5 моль <=> 4 моль, значит вправо.

Физические и химические свойства воды. Диаграмма состояния воды.

Молекула воды имеет угловое строение, входящие в ее состав атомы образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два атома водорода, а в вершине - атом кислорода. Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Плотность воды при переходе ее из твердого в жидкое состояние не уменьшается, как почти у всех других веществ, а возрастает. При нагревании воды от 0 до 4^оС плотность ее также увеличивается. При 4^оС вода имеет максимальную плотность (  1.0 гсм³ ), и лишь при дальнейшем нагревании ее плотность уменьшается (при 20 ⁰С   0,9982 гсм³ ). Это объясняется тем, что при плавлении льда его структура разрушается и при этом упаковка молекул воды становится более плотной. Поэтому при плавлении льда объем, занимаемый водой, уменьшается, а ее плотность увеличивается.

При нагревании воды с интервалом температур от 0 до 4^оС эффект разрушения структуры льда и уплотнение молекул воды преобладает над тепловым расширением и плотность воды продолжает возрастать. При нагревании выше 4^оС происходит усиление движения молекул, и плотность воды уменьшается. Вода по сравнению с другими соединениями обладает более высокой теплоемкостью 4,18 Дж/гК. ( Теплоемкость других веществ, Дж/гК: SO₂ - 0,79, CаСО₃ - 0,88, NaCl - 0,88, глицерин - 2,43, этиловый спирт - 0,85). При нагревании воды часть энергии затрачивается на разрыв водородных связей (энергия водородной связи в воде составляет ~ 25 кДж/моль) - этим объясняется высокая теплоемкость воды. Полностью водородные связи разрываются только при переходе воды в пар.

Молекулы воды отличаются устойчивостью к нагреванию. Однако при температурах выше 1000^оС водяной пар начинает разлагаться: 2Н₂О <=> 2Н₂ + О₂ Данный процесс называется термической диссоциацией. Поскольку диссоциация воды происходит с поглощением тепла, то согласно принципу Ле Шателье с повышением температуры процесс термической диссоциации смещается в сторону образования водорода и кислорода. Однако даже при 2000^оС степень термической диссоциации не превышает 2%. При температурах ниже 1000^оС равновесие сдвигается в сторону образования воды.

Вода является очень реакционно-способным веществом:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃ SO₃ + H₂O = H₂SO₄ N₂O₅ + H₂O = 2HNO₃

CaO + H₂O = Ca(OH)₂ Na₂O+ H₂O = 2NaOH CuSO₄ + 5H₂O = CuSO₄ · 5H₂O Na₂SO₄ + 10H₂O = Na₂SO₄ · 10H₂O 3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + H₂ PCl₃ + 3H₂O = H₃PO₃ + 3HCl 2Na +2H₂O = 2NaOH + H₂

Вода обладает каталитической способностью

2Ме + Сl₂ 2MeCl

Вода способна соединяться с рядом веществ, находящихся в обычных условиях в газообразном состоянии, образуя при этом так называемые гидраты газов.

Xe + 6Н₂О = Xe · 6Н₂О

Сl₂ + 8H₂O = Cl₂ · 8H₂O

Данные соединения выпадают в виде кристаллов в температурном интервале 0 – 24 ^оС. Подобные соединения возникают в результате заполнения молекулами газа межмолекулярных полостей, имеющихся в структуре воды, такие соединения называются клатратами.

Вода может существовать в трех агрегатных состояниях (парообразном, жидком и шести кристаллических), каждое из которых устойчиво в определенных интервалах температуры и давления. Такие системы, т.е. представленные одним веществом, находящимся в различных агрегатных состояниях, называются однокомпонентными. Точка К - является критической точкой воды. Выше температуры 646 К вода при давлении больше 219,82·10² кПа не может находится в жидком состоянии. Выше данной температуры ни при каком давлении не происходит разделения на газообразную и жидкую фазы. В областях, лежащих за пределами кривой давления насыщенного пара и критической точки можно осуществить непрерывный переход жидкости в пар и пара в жидкость Ж <=> П. При замерзании воды ее объем увеличивается, что объясняется содержанием в кристаллической структуре льда большого количества пустот. При плавлении льда эта структура разрушается, и пустоты заполняются молекулами жидкой воды, в результате чего ее объем уменьшается.