ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые общие положения Равновесное состояние из "Ионные равновесия" Если смешение веществ вызывает химическое изменение в системе, то говорят, что произошла химическая реакция. Относительно небольшое число реакций протекает так, что реагенты расходуются полностью и остается только продукт реакции. Подобные реакции используют в количественном анализе. Однако, при строгом подходе даже эти реакции нельзя рассматривать как протекающие действительно полностью. Это связано с тем, что продукты реакции могут реагировать между собой. Конкуренция прямой и обратной реакций приводит к равновесному состоянию. В этом состоянии исходные вещества присутствуют в конечных количествах. Именно наличие равновесия является источником ошибки в количественном анализе, что следует учитывать. [c.7] По многим причинам в этой книге основное внимание уделено лишь взаимодействию ионов в водных растворах. Во-первых, большинство веществ, изучаемых в неорганической и аналитической химии, в растворе существуют в виде ионов. Во-вторых, реакции между ионами протекают практически мгновенно и равновесное состояние достигается почти сразу же после смешения веществ. Поэтому, между прочим, ионные равновесия изучены достаточно полно и по ним накоплен большой экспериментальный материал. В-третьих, известны простые, но убедительные теоретические принципы, управляющие реакциями при равновесии. Используя эти принципы, можно предсказывать результаты экспериментов — вплоть до численной оценки их. Это тем более ценно, что некоторые результаты, важные в неорганической и аналитической химии, иногда трудно определить непосредственно. [c.7] Может случиться так, что при обычных условиях смешивание веществ не приведет к реакции или составы, получающиеся по прямой и обратной реакциям, окажутся различными. Это указывает на то, что равновесное состояние не достигнуто. [c.8] В органической химии зачастую незначительное отклонение от условий проведения реакций вызывает изменение природы получающихся продуктов в большинстве таких случаев равновесие не достигается. Значительно чаще в результате реакции получают только те вещества, скорость образования которых намного превышает скорость образования других веществ. И если имеется возможность определения всех образующихся при смешении реагентов веществ, то может оказаться, что существуют сотни путей, по которым может пойти реакция это очень осложняет химическое изучение такого процесса. [c.8] Для соединений с ковалентной связью характерны медленные реакции и способы протекания их различны. Многие ионные реакции в растворе могут быть описаны простыми математическими соотношениями, отражающими законы, которым подчиняются концентрации всех возможных типов частиц в равновесной смеси. Иными словами, когда система находится в равновесии, можно теоретически рассчитать концентрации всех веществ, присутствующих в растворе. [c.8] Математический аппарат для расчетов ионных равновесий прост. Хотя обилие различных типов частиц в растворе и делает уравнения равновесий внешне громоздкими, для их решения необходимо лишь знание начала алгебры. [c.8] Наиболее простое описание химического равновесия может быть проведено с использованием представлений, что оно является результатом протекания противоположно направленных реакций. В этом случае система приближается к равновесному состоянию, когда при взаимодействии реагентов получающиеся продукты начинают реагировать между собой,, превращаясь в исходные вещества. При равенстве скоростей прямой и обратной реакций наступает равновесие. Оно всегда является динамическим. Изменение концентрации веществ или температуры раствора приводит к нарушению равновесия и, следовательно, вызывает химическую реакцию, направленность которой зависит от соотношения скоростей прямой и обратной реакций в новых условиях. [c.8] Диссоциация кислоты, как и установление равновесия, протекает практически мгновенно — спустя несколько микросекунд после внесения молекул уксусной кислоты в раствор. [c.9] Рассмотрим гипотетический опыт, результаты которого можно рассчитать из данных по измерению электропроводности 100 мкмоль НАс мгновенно смешивают с л чистой воды. [c.9] Время величина [A i возрастает до 34 мкмоль1л. Эти конечные значения концентраций являются равновесными для 10 М раствора НАс они постоянны до тех пор, пока не изменится температура или не будут добавлены какие-либо вещества. [c.10] На рис. 1.1,6 показано приближение к равновесию для гипотетической обратной реакции мкмоль NaA мгновенно смешивают со 100 мкмоль НС1 и 1 л НгО (Na и 1 не принимают участия в реакции). Концентрация [Ас ] сначала уменьшается быстро, затем медленно — вплоть до некоторого постоянного значения 34 мкмоль л. За это время величина НАс возрастает до значения 66 мкмоль1л. [c.10] Таким образом, равновесие в системе устанавливается за несколько микросекунд, а равновесные концентрации [Ас ] и [НАс] не зависят от направления реакции, приводящей к нему. [c.10] Следует отметить, что общая концентрация ацетатных групп (СНзСОО), равная сумме [Ас ] и [НАс], постоянна 100 мкмоль/л] она не зависит от степени завершенности реакции или ее направления. Это свидетельствует о том, что ацетат-группа не разрушается во время реакции. [c.10] Равновесные концентрации обозначены пунктирными линиями. [c.10] Фундаментальное представление, что равновесие является следствием протекания двух противоположно направленных реакций, к сожалению, не всегда правильно используют. Это представление может быть строгд применено только к таким реакциям, как диссоциация уксусной кислоты, поскольку она протекает в одну стадию без образования каких-либо промежуточных продуктов. Многие же простые реакции при детальном рассмотрении оказываются сложными и в результате их протекания возможно образование нескольких промежуточных продуктов. Поэтому равновесие в таких реакциях не является следствием протекания только двух противоположно направленных реакций, а полное количественное описание влияния изменения условий на равновесие возможно лишь с учетом всех промежуточных веществ. [c.10] Вернуться к основной статье