CÂN BẰNG HÓA HỌC, CÂN BẰNG HÓA HỌC

BỘ
BỘ MÔN
MÔN CÔNG
CÔNG NGHỆ
NGHỆ HÓA
HÓA HỌC
HỌC

CÂN BẰNG HÓA HỌC

GV: Đào Ngọc Duy


1. HẰNG SỐ CÂN BẰNG
2. QUAN HỆ GIỮA THẾ ĐẲNG ÁP VÀ HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN
ỨNG
3. CÂN BẲNG HÓA HỌC TRONG CÁC HỆ DỊ THỂ
4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÂN BẰNG HÓA HỌC
5. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẲNG


HẰNG SỐ CÂN BẰNG
 

 

Tại một nhiệt độ xác định, khi phản ứng cân bẳng

 

K

HẰNG SỐ CÂN BẰNG
 

 

 

 

K


HẰNG SỐ CÂN BẰNG
 

 

K

 

 

K


HẰNG SỐ CÂN BẰNG
 

=CaO(r)+CO2(k)
 

Tphân ly, Pphân ly: bắt đầu phân ly
0
Tphân hủy (880 C): phân ly mảnh liệt


Phương trình đẳng nhiệt
Van’t Hoff
 

Trong hệ phản ứng đẳng nhiệt, đẳng áp (dT=0, dP=0)
-Nếu Kp>∏p: phản ứng theo chiều thuận
-Nếu Kp<∏p: phản ứng theo chiều nghịch
-Nếu Kp=∏p: phản ứng đạt cân bằng


Các loại hằng số cân bằng
 

-HSCB nồng độ mol/l:

-HSCB phần mol:

-HSCB số mol:


Cân bằng hóa học

trong các hệ dị thể

a.

Biểu diễn hằng số cân bằng

b.

Áp suất phân ly

 

Áp suất hơi do sự phân ly của một chất tạo thành là đặc trưng cho chất
đó ở mỗi nhiệt độ.


Các yếu tố ảnh hưởng đến
cân bằng hóa học

a.
b.
c.
d.
e.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số cân bằng
Định lý nhiệt Nernst
Ảnh hưởng của áp suất tổng cộng
Ảnh hưởng của chất không tham gia phản ứng (chất trơ)
Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp đầu

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số cân bằng
•

Phương trình đẳng áp Van’t Hoff

•

Dạng gần đúng của phương trình đẳng áp Van’t Hoff

•

Áp dụng thế đẳng áp rút gọn

 


Định lý nhiệt Nernst
•

Trong các hệ ngưng tụ lý tưởng được cấu tạo từ những chất rắn nguyên chất có tinh thể
hoàn chỉnh và không tạo thành dung dịch rắn, thì hai đường biểu diễn sự phụ thuộc vào
0
nhiệt độ ∆H=f(T) và ∆G=g(T) sẽ gặp nhau và có tiếp tuyến chung ở 0 K.

•
1.

Hệ quả:

0
Tiếp tuyến chung của hai đường cong ∆H=f(T) và ∆G=g(T) tại 0 K thì song song với
trục nhiệt độ.

2.

0
Entropy của một chất rắn nguyên chất, có cấu tạo tinh thể hoàn chỉnh lý tưởng, ở 0 K là
bằng không.


Ảnh hưởng của áp suất tổng cộng
a) Đối với các hệ ngưng tụ (rắn, lỏng):
Không đáng kể, có thể bỏ qua
b) Đối với các hệ khí:
KP = KX.P

∆n

= const

- Nếu ∆n>0: tăng áp suất P → chiều nghịch
- Nếu ∆n<0: tăng áp suất P → chiều thuận
- Nếu ∆n=0: tăng áp suất P → không ảnh hưởng


Ảnh hưởng của các chất không tham gia phản ứng
(chất trơ)
a) Phản ứng xảy ra trong dung dịch
Thêm chất trơ → V hệ tăng → cb chuyển dịch theo hướng làm tăng số mol của hệ.

Khi pha loảng dung dịch thì độ điện ly của các chất sẽ tăng.
b) Phản ứng trong hệ khí
TH1: Thêm chất trơ → V hệ không tăng → không ảnh hưởng cân bằng của hệ.
TH2: Thêm chất trơ → V hệ tăng → cb chuyển dịch theo hướng làm tăng số mol hệ.


Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp đầu
•

Hiệu suất h%: biểu diễn thàh phần phân tử của sản phẩm trong hỗn hợp cân bằng.
Độ chuyển hóa α: tỷ lệ phần đã phản ứng của chất đầu đó so với lượng ban đầu
Hiệu suất của một phản ứng sẽ đạt cực đại khi tp hỗn hợp đầu tỷ lệ với hệ số của phương
trình phản ứng.

•

Độ chuyển hóa của một chất sẽ tăng khi tăng thành phần của các chất phản ứng khác trong
hỗn hợp.

•

Trong thực tế, người ta thường tăng hàm lượng của các chất đầu khác.


Các phương pháp xác định hằng số cân bằng

a.
b.
c.
d.

Phương pháp trực tiếp
Phương pháp gián tiếp
Phương pháp nhiệt động
Phương pháp điện hóa


Phương pháp trực tiếp

•

Có thể xác định hscb bằng cách xác định áp suất phần hay nồng độ
của các chất ở trạng thái cân bằng.

•

Xác định các thông số áp suất hay nồng độ tại đúng trạng thái cân
bằng.

•

Khi phân tích thì cân bằng không được phép dịch chuyển.


Phương pháp gián tiếp

•

Phân tích gián tiếp thành phần các chất bằng cách đo các tính chất
hóa lý bên ngoài.

•

Thông qua hằng số căn bằn của các phản ứng có liên quan


Phương pháp nhiệt động

•

Nếu đo hoặc tính toán được các đại lượng nhiệt động sẽ suy ra được
hằng số cân bằng.

 


Phương pháp điện hóa

•
 

Dựa vào định luật Faraday:

0
Trong đó: E là suất điện động chuẩn.
F là hằng số Faraday


Cân bằng hóa học trong hệ thực

a.
b.

Hệ khí thực và khái niệm fugat (fugacity)
Dung dịch thực và hoạt độ (activity)


Hệ khí thực và khái niệm fugat
•

Khái niệm fugat:
Fugat là hàm số của áp suất mà khi thay nó vào vị trí của áp suât trong các phương trình

nhiệt động thì những phương trình này vẫn giữ nguyên dạng đơn giản như đối với khí lý tưởng:
f = f(p)

•

Ý nghĩa của fugat:
Fugat là phần áp suất hữu hiệu mà khí phải có để gây ra tác dụng như một khí lý tưởn.

Cũng vì vậy mà fugat còn được gọi là hoạt áp (áp suất hữu hiệu).


Hệ khí thực và khái niệm fugat

•
1.
2.

Các phương pháp xác định fugat
Phương pháp thực nghiệm
Phương pháp dùng “nguyên lý trạng thái tương ứng”


Dung dịch thực và hoạt độ (activity)
•
 

Hoạt độ và hệ số hoạt độ
Hoạt độ là một hàm số của phần mol (hay nồng độ) mà khi thay nó vào vị trí của phần

mol (nồng độ) trong các phương trình nhiệt động thì những phương trình này vẫn giữ nguyên
dạng đơn giản như đối với dung dịch lý tưởng.

•

Quan hệ giữa hoạt độ và fugat