ТЕМА. Хімічна рівновага. Добуток розчинності. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

ТЕМА. Хімічна рівновага. Добуток розчинності.



2. ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Життєдіяльність організмів базується на протіканні великої кількості біохімічних процесів. Більшість цих реакцій є рівноважними, або окремі стадії складних процесів - оборотні реакції. Наприклад, згідно з сучасною теорією кінетики ферментативних реакцій, утворення фермент-субстратного комплексу і його розклад на фермент і продукт реакції є оборотними процесами. Чітке усвідомлення особливостей рівноважного стану дуже важливе для розуміння поняття "стаціонарний стан відкритої системи" якою є жи­вий організм. Знання теорії хімічної рівноваги необхідне для вивчен­ня дії в організмі людини лікарських засобів та шкідливих речовин. Уявлення про хімічну рівновагу, константу рівноваги, вплив різних факторів на рівновагу потрібні студенту-медику для розуміння інших видів рівноваги в біологічних системах.

 

3. МЕТА. Засвоїти закономірності перебігу рівноважних процесів та можливості зміщення рівноваги в бажаному напрямку.

Студент повинен знати:

- основи теорії хімічної рівноваги;

- закон діючих мас для рівноважного стану;

- способи вираження константи рівноваги;

- принцип Ле-Шательє-Брауна;

- відмінність рівноважного стану системи від стаціонарного стану відкритої системи;

- суть поняття "добуток розчинності";

- умови утворення та розчинення осадів;

- роль гетерогенної рівноваги (за участю солей) у процесах метабо­лізму;

вміти:

- складати формальні рівняння для розрахунку константи рівноваги гомогенних та гетерогенних реакцій;

- визначати напрямок зміщення хімічної рівноваги при зміні темпе­ратури, тиску, концентрації речовин;

- оцінювати рівноважний стан системи за величиною константи рівноваги та значенням зміни енергії Гіббса;

- проводити розрахунки з використанням добутку розчинності солей;

- оцінювати і співставляти розчинність сполук за величиною їхдобутку розчинності.

оволодіти навичками:

- зміщення хімічної рівноваги у бажаному напрямку шляхом зміни концентрації реагуючих речовин і температури.

 

ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ, НАВИЧКИ, НЕОБХІДНІ ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.

1) Поняття про оборотні реакції. (Матеріал шкільної програми з хімії).

2) Швидкість реакції, константа швидкості реакції.

3) Закон діючих мас для швидкості гомогенних та гетерогенних реакцій. (Матеріал попереднього заняття).

 

ГРАФ ЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ.

Хімічна рівновага

 
 

 


Термодинаміка Константа рівноваги та Зміщення рівноваги рівноважного стану способи її вираження Принцип Ле-Шательє- Брауна

 

Дослідження зміщення рівноваги при утворенні роданіду заліза (ІІІ) та при зміні середовища у хромат-дихроматній системі.

 

ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

Зміст і послідовність дій Вказівки до навчальних дій
1. Хімічна рівновага як стан оборотних процесів. 1.1. Значення енергії Гіббса як термодинамічна характеристика оборотних процесів. 1.2. Динамічний характер рівноважного стану. 1.2. Роль гетерогенної рівноваги за участю солей у загальному гомеостазі організму.
2. Закон діючих мас для рівноважного стану. 2.1. Константа рівноваги і способи її вираження. 2.2. Характеристика стану рівноваги по величині константи рівноваги.  
3. Зміщення хімічної рівноваги. 3.1. Фактори, що впливають на зміщення рівноваги. 3.2. Принцип Де-Шательє-Брауна та його застосування для зміщення рівноваги у бажаному напрямку.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

1) Вибрати фактори, зміна яких призведе до зміни величини константи рівноваги:

а) тиск; б) температура; в) концентрація; г) природа реагуючих речовин.

 

2) Вказати, яке співвідношення утвориться між швидкостями пря­мої і зворотної реакцій, якщо об’єм реакційної посудини, у якій була встановлена рівновага:

2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г) зменшити у два рази.

а) швидкості залишаться однаковими;

б) швидкість прямої реакції у 2 рази більша, ніж швидкість зворотної реакції;

в) швидкість прямої реакції у 2 рази менша, ніж швидкість зворотної реакції;

г) швидкість прямої реакції зросте у 1,5 рази відносно швидкості зворотної реакції.

 

3) Вибрати ті зміни параметрів, які призведуть до зміщення рівноваги у системі:

4НСl(г) + O2(г) 2Сl2(г) 2H2O(г) вліво.

а) збільшення концентрації кисню;

б) збільшення концентрації хлору;

в) підвищення загального тиску;

г) зменшення об’єму реакційної посудини.

 

4) Вказати, в якому напрямку зміститься рівновага в системі:

4Fe(T) + 3O2(г) 2Fe2О3(T) при збільшенні загального тиску.

а) вліво; б) вправо; в) не зміститься.

 

5) Пояснити, який знак має зміна ентальпії рівноважної реакції:

Н2О(г) Н2(г) + 1/2О2(г),

якщо при підвищенні температури величина константи рівноваги зростає.

а)ΔН > 0 б) ΔН < 0 в) ΔН = 0

 

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ

1) Правильні відповіді б) і г).

Константа хімічної рівноваги Κ є відношенням константи швид­кості прямої реакції k1, до константи швидкості зворотної реакції k2: Κ = k1/k2.

Оскільки кожна з констант швидкості залежить лише від природи реагуючих речовин і температури, то константа рівноваги буде також залежати тільки від цих факторів. Зміна концентрації і тиску не викличе зміни константи рівноваги, але може призвести до зміщення рівноваги.

 

2) Правильна відповідь б).

У стані рівноваги швидкості прямої і зворотної реакцій були однаковими:

a

Внаслідок зменшення об’єму вдвічі концентрації або парціальні тиски газів збільшаться у 2 рази. Отже, швидкість прямої реакції зросте у 8 разів:

а швидкість зворотної реакції збільшиться у 4 рази:

Таким чином, швидкість прямої реакції буде вдвічі більшою, ніж швидкість зворотної реакції, і рівновага зміститься вправо.

 

3) Правильна відповідь б).

Згідно з принципом Ле-Шательє-Брауна, для того, щоб рівновага змістилася вліво, треба збільшити концентрацію продуктів реакції, в даному випадку або хлору, або пари води. Збільшення концентра­ції кисню призведе до зміщення рівноваги вправо. Збільшення за­гального тиску або зменшення об’єму викличе зміщення рівноваги вправо, у бік продуктів реакції, тому що кількість газоподібних речовин, які саме і обумовлюють тиск у системі, справа менша, ніж зліва.

 

4) Правильна відповідь б).

Це гетерогенна система, тиск у якій обумовлюють лише газоподібні молекули кисню. Збільшення у реакційній системі тиску призведе, згідно з принципом Ле-Шательє-Брауна, до зміщення рівноваги в бік меншої кількості газоподібних речовин, тобто вправо.

 

5) Правильна відповідь а).

Константа рівноваги, що дорівнює відношенню констант швидкостей прямої і зворотної реакції: K = k1/k2, показує, у скільки разів константа швидкості прямої реакції більша, ніж константа швидкос­ті зворотної реакції.

Збільшення величини константи рівноваги можна охарактеризувати як зростання значення k1 відносно попереднього значення, тобто зросте швидкість прямої реакції порівняно зі значенням швидкос­ті у рівноважному сталі. Це призведе до зміщення рівноваги вправо. Оскільки такий напрям зміщення обумовлений зростанням температури, пряма реакція буде ендотермічною і для неї ΔН > 0. Тобто, термохімічне рівняння матиме вигляд:

H2O(г) H2(г) + 1/2О2(г), ΔН > 0

 

ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.

8.1. Визначення впливу зміни концентрації реагуючих речовин на зміщення хімічної рівноваги.

Залежність швидкості реакції в стані рівноваги від зміни концентрації реагуючих речовин і напрямок зміщення цієї рівноваги можна дослідити на прикладі оборотної реакції між хлоридом заліза(ІII) і роданідом амонію.

Змішати у колбі або стакані по 10 см3 розчину FеСl3 (молярна концентрація 0,002 моль/л) і розчину NH4CNS (молярна концентрація 0,006 моль/л). Одержаний розчин розлити у чотири пробірки. До роз­чину у першій пробірці додати 2см3 розчину FеСl3 (молярна концен­трація 0,25 моль/л), до розчину у другій пробірці - 1 см3 розчину NH4CNS (молярна концентрація 0,6 моль/л), до розчину у третій про­бірці - 1 см3 розчину NH4Сl (молярна концентрація 3,0 моль/л). Розчин у четвертій пробірці залишити для порівняння. Результати спостережень зміни забарвлення розчинів занести у таблицю:

 

Речовина, розчин якої додається Вид речовини за рівноважним станом Зміна забарвлення Напрямок зміщення рівноваги
1. FeCl3   вихідна речовина    
2. NH4CNH   вихідна речовина    
3. NH4Cl   продукт реакції    

 

Написати рівняння оборотної реакції між хлоридом заліза (III) і роданідом амонію. Написати формулу для розрахунку константи рів­новаги згідно з законом діючих мас для рівноважного стану. Зробити висновок про напрямок зміщення рівноваги при збільшенні концентрації вихідних речовин і продуктів реакції.

 

8.2. Визначення впливу реакції середовища на стан рівноваги в системі хромат-іон - дихромат-іон.

У розчині, що містить аніонні форми хрому (VI), має місце рівновага між цими формами:

2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O

хромат-іон дихромат-іон

або:

Cr2O72- + 2OH- 2CrO42- + H2O

Зміна реакції середовища призводить до зміщення рівноваги, що видно по зміні забарвлення.

У хімічний стакан місткістю 100 см3 налити небагато оранжевого розчину дихромату калію K2Cr2О7 (w = 10%).До нього по краплях додати розчин лугу до зміни забарвлення на жовте. Потім до жовтого роз­чину хромату додати кілька крапель розчину сірчаної кислоти до поя­ви оранжевого забарвлення.

 

Зробити висновок, вказавши, яка аніонна форма хрому (VI) є стійкою у кислому, а яка - у лужному середовищі.

 

8.3. Визначення впливу температури на стан хімічної рівноваги.

У водному розчині аміаку має місце рівновага:

NH3 + H2O H3 × H2O NH4+ + OH-

У конічну колбу місткістю 100 см3 налити 30 см3 дистильованої води, додати декілька крапель концентрованого розчину аміаку і 2-3 краплі розчину фенолфталеїну. Рожевий розчин, що утворився, нагріти до зникнення забарвлення. Гарячий розчин обережно охолодити водою з-під крана і спостерігати відновлення рожевого забарвлення.

Зробити висновок про напрямок зміщення рівноваги у розчині аміаку при нагріванні та охолодженні.

8.4. Оформлення протоколу лабораторної роботи.

У зошиті запонити таблицю, написати необхідні рівняння реакцій та висновки до кожного з дослідів.

 

ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006, с.414-418, 176-184

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.

3. Садовничая Л.Я., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. К., Вища школа, 1986, с. 29-33.

4. Ленский А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. М., Высшая школа, 1979, с. 80-92.

5. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. М., Высшая школа, 1975, с. 17-19.

 

Заняття № 5.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-09-13; просмотров: 659; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.239.149.56 (0.027 с.)