Презентація по темі: "Принцип Ле Шательє"

Принцип Ле Шательє«+», «→» і «⇄»

Оборотні та необоротні реакції Реакції, які за певних умов відбуваються переважно тільки в одному напрямку, є необоротними. Реакції, які одночасно відбуваються в протилежних напрямках, називають оборотними.

Хімічна рівновага — стан хімічної системи, у якій відбувається оборотна реакція, за якого швидкості прямої і зворотної реакцій однакові. Динамічний характер рівноваги

Анрі Луї Ле Шательє (1850 — 1936) Видатний французький хімік і фізик. У 1872 р. закінчив Політехнічну школу (Париж) й отримав диплом інженера. У 1876 р. обійняв посаду професора загальної хімії в Гірній школі, де займався дослідницькою діяльністю, у результаті якої теоретично обґрунтував важливі для металургії і теплотехніки розрахунки, пов’язані з горінням і виділенням теплоти. Визначив чинники, від яких залежать рівноважні процеси хімічних реакцій, відомі в науці як принцип Ле Шательє. Результати його досліджень будівельних матеріалів (бетону, цементу, гіпсу, кераміки, скла) мають дотепер практичне значення. Окрім проведення досліджень Ле Шательє читав лекції студентам, керував дипломними роботами і докторськими дисертаціями, брав участь у державних комісіях. Дослідження Ле Шательє високо оцінені у Франції та за її межами.

Принцип зміщення хімічної рівноваги Ле Шательє:якщо на систему, яка знаходиться в хімічній рівновазі, вчинити зовнішній вплив, що порушує її, то рівновага зміщуватиметься в напрямку процесів, які протидіють цьому впливу і послаблюють його. (дія викликає протидію)

Вплив зміни концентрації речовин на стан хімічної рівноваги Зміщення стану рівноваги в разі зміни концентрації речовин: а — початкова рівноважна суміш N2, Н2, та NH3; б — додавання N2; в — новий стан рівноваги, за якого вміст азоту в суміші більший (унаслідок його додавання), амоніаку — більший (унаслідок утворення), а водню — менший

Вплив зміни тиску на стан хімічної рівноваги Зміщення стану рівноваги в разі зміни тиску: а — початкова рівноважна суміш N2, Н2, та NH3; б — зменшення об'єму суміші, що спричиняє підвищення тиску; в — новий стан рівноваги, за якого вміст амоніаку більший, а водню та азоту — менший. Зміщення стану рівноваги реакції розкладання вапняку в разі зміни тиску: а — початковий рівноважний стан; б — зі зменшенням об'єму підвищується тиск і зменшується кількість вуглекислого газу, рівновага зміщується в бік реагентів

Вплив зміни тиску на стан хімічної рівноваги

Вплив зміни температури середовища на стан хімічної рівноваги Нагрівання рівноважної суміші (2 N02 = N204) зміщує рівновагу в бік розкладання димеру, про що свідчить посилення червоно-коричневого забарвлення (а), а під час охолодження рівновага зміщується в бік утворення димеру, і суміш знебарвлюється (б)

Вплив наявності каталізаторів на стан хімічної рівноваги У разі додавання каталізатора до суміші, що перебуває в стані хімічної рівноваги, прискорюються як пряма, так і зворотна реакції, до того ж швидкості обох реакцій підвищуються однаково. Рівновага при цьому зберігається. Отже, каталізатор не зміщує рівновагу, а тільки прискорює її встановлення.

Використання знань про зміщення хімічної рівноваги для розв'язання технологічних проблем Більшість промислово важливих хімічних реакцій є оборотними. Це означає, що не всі реагенти перетворюються на продукти реакції. Тому після взаємодії з рівноважної суміші необхідно видалити цільовий продукт реакції, а реагенти, що залишилися, повернути в реактор для подальшого перетворення. Трапляються випадки, коли за жорстких умов (і навіть за наявності каталізаторів) ступінь перетворення реагентів на продукти дуже малий (10% і менше). У такому разі технолог підприємства має вирішити технологічну проблему:• обрати такі умови реакції, щоб максимально змістити рівновагу в бік продуктів реакції; • для зменшення собівартості продукції обрати умови якомога менш жорсткі: нижчу температуру й тиск, зменшити витрати дорогих реагентів і каталізаторів.

Самостійна робота:1. Чим оборотні реакції відрізняються від необоротних? 2. Що в рівнянні оборотної реакції означає ліва частина, а що — права? 3. Чому стан хімічної рівноваги в оборотних реакціях дістав назву динамічного стану? 4. Під впливом яких чинників зміщується хімічна рівновага оборотних реакцій?5. На які оборотні реакції тиск впливає, а на які — ні? 6. Як зміщується рівновага тих оборотних реакцій, рівновагу яких можна зміщувати під впливом тиску? Як зміщується рівновага оборотних реакцій зі зміною концентрації: а) реагенту; б) продукту реакції? 7. Як зміна температури позначається на ендотермічних та екзотермічних оборотних реакціях?8. Укажіть рівняння оборотних реакцій, рівновагу яких можна зміщувати у бік утворення продуктів реакції за допомогою збільшення тиску. А) Н2 + І2 ⇄ 2 НІ; Б) 3 O2 ⇄ 2 O3; В) С2 Н4 + Н2 ⇄ С2 Н6 9. Як вплине збільшення концентрації вуглекислого газу на перебіг оборотної реакції: СО + Н2 О ⇄ CO2 + Н2? 10. Як вплине підвищення температури на стан рівноваги в реакціях: 2 SO2 + O2 ⇄ 2 SO3; ∆ Н = –192 к. Дж; Fe3 O4 + 4 CO ⇄ 3 Fe + 4 CO𝟐; ∆ Н = +43,7 к. Дж. 11. Доберіть умови, за яких можна змістити хімічну рівновагу оборотної реакції в напрямку прямої реакції. СО2 (газ) + Н2 (газ) ⇄ СО(газ) + Н2 О (газ); ∆ Н = - 41 к. Дж А) підвищити тиск; Б) зменшити температуру; В) зменшити концентрацію чадного газу; Г) збільшити концентрацію водню. 12. Висловте судження про значення принципу Ле Шательє в керуванні хімічними процесами на виробництвах. 

Як впливатиме зміна температури й тиску на стан рівноваги і вихід продуктів у процесах?

Які чинники сприяють підвищенню виходу продуктів промислово важливих реакцій?

У стані рівноваги співвідношення концентрацій реагентів та продуктів реакції стале і не залежить від початкової кількості реагентів. Прокоментуйте це твердження за графіками:

Перетворіть схеми наведених оборотних реакцій на хімічні рівняння. Проаналізуйте зміщення хімічної рівноваги в цих реакціях під впливом різних чинників: