MEHANIČKA RAVNOTEŽA. (izjednačavanje sila)

Transcript

1 MEHANIČKA RAVNOTEŽA (izjednačavanje sila) Termička ravnoteža (metal u ruci prividno je hladan, drvo i metal na istoj t o C prividno različiti; želimo da je izbegnemo - leti znojenjem, zimi toplijom odećom) HEMIJSKA RAVNOTEŽA H 2 + I 2 2 HI "sinteza HI" 2 HI H 2 + I 2 "disocijacija HI'' Sastav sistema hemijske reakcije teži da se promeni u pravcu BLIŽEM hemijskoj ravnoteži. Kada se postigne sistem TEŽI da je održi.

2 (ravnotežno stanje) RAVNOTEŽNO STANJE NE ZAVISI OD PRAVCA REAKCIJE KOJIM SE DOSTIŽE. ISTI REKCIONI SISTEM, ALI SE REAKCIJE VRŠE U SUPROTNOM PRAVCU Uglavnom se očekuju reakcije u oba smera za većinu slučajeva

3 > KOMPLETNA, (konačna, nepovratna reakcija, vrlo malo rektanata ostaje neizreagovano) R E T K O, kada je povratna reakcija kinetički inhibirana, tj. veoma spora Kako je Napoleon pomogao otkriće povratnih reakcija? Napoleon je poveo hemičara Bertholleta( ) kao naučnog savetnika (ekspedicija u Egiptu 1798). Tamo je B.primetio taloženje Na 2 CO 3 oko ivica jezera : Na 2 CO 3 +CaCl 2 CaCO 3 +2 NaCl Shvatio je sa se Na-karbonat taloži povratnom reakcijom ( ) zbog velike konc. NaCl i sporog isparavanja vode.

4 Dodavanjem C ili uklanjanjem A (promenama njihovih "aktivnih masa", brzina povratne reakcije nadmašiće brzinu direktne raekcija i dovesti do PROMENE SASTAVA, do uspostavljanja ravnoteže. ZDM govori o tome da ravnotežni sastav reakcione smeše može da varira zavisno od količina prisutnih komponenata. Kako znamo da li je sistem u ravnoteži? (Nije ako se oslobadja Q, pada talog, izdvajaju mehurići gasa, menja boja...). Ne znači UVEK da je sistem u ravnoteži ako nema promene. Haber- Boshov proces (SINTEZA NH 3 ) najvažnija sinteza XX veka, potvrda zakona ravnoteže i socijalni značaj (đubrivo) N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) + Q (Δ r H<0)

5 (Na osnovu Le Chatelier-ovog principa pogoduju visok p, niska t o C. Na niskoj t o reakcija je spora; skoro sve hem.reakcije). Izbor izmedju malog prinosa brzo ili većeg prinosa za duži vremenski period , Fritz Haber ( ), 1918.Nobelova nagrada Carl Bosch 1931.god Nobelova nagrada

6 N 2 komponenta vazduha, jevtin, ali trostruka veza otežava reakcije gradjenja - NO 3 i NH + 4, bitnih polaznih sirovina za brojna jedinjenja u savremenoj industriji (fiksacija azota, prirodna je nedovoljna, veštačka djubriva neophodna). ~1900. glavni izvor vezanog azota bila je Čilska šalitra (NaNO 3, Južna Amerika) Prinos NH3 za direktnu reakciju bio je neznatan, nije postojala jaka legura čelika neophodna za postrojenje. Haber dodaje katalizator, ubrzava reakciju na nižim t o C. Dr. problem - efikasan način dobijanja H 2 odložio je rešenje problema do 1913., kada je Boš opremio NH 3 reaktor na p=200 atm i 550 o C. Sa boljim čelikom, p= atm. Izvor H 2 prirodni gas CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 gradjenje prirodnog gasa CO + H 2 O CO 2 + H 2 pomerena rav.reakcije

7 REZIME Svaka hem.reakcija predstavljena izjednačenom jednačinom može se, bar teorijski vršiti. ZDM - (Guldberg-Wageov zakon) govori da je bilo koja hemijska promena TAKMIČENJE između D I R E K T N E ( ) i POVRATNE ( ) reakcije. Bryine ovih procesa uslovljene su koncentracija,ma reaktanata, a kako reakcija teče one se približavaju jedna drugoj do izjednačenja. Sastav ravnotežne smese NE ZAVISI od pravca kojim smo došli do tog stanja; označavanje reaktanata i proizvoda je stvar dogovora. U stanju ravnoteže, vrše se mikroskopske promene (brzine direktne i povratne reakcije), ali nema makroskopskih promena (koncentracije komponenata sistema), dinamička ravnoteža u kojij se sastav ne menja dok je NE POREMETIMO

8 Promena : t o, konc. komponenata, p (kod gasova, ako je br. molova gasovitih ko mponenata sa leve i desne strane izjednačene jednačine) pomera stanje ravnoteže u pravcu suzbijanja te promene LE ŠATELIJEOV PRINCIP 1884.god Henri le Châtelier ( ) ZNAČAJ LEŠATELIJEOVOG PRINCIPA I ZAKONA O DEJSTVU MASA (optimizacija uslova sinteze,većeg

9 prinosa željenih proizvoda, sa što manjim izdacima) sistem promena rezultat CO 2 + H 2 H 2 O(g)+CO H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g) NaCl(s) + H 2 SO 4 (l) Na 2 SO 4 (s) + HCl(g) H 2 O(l) H 2 O(g) HCN(aq) H + (aq) + CN (aq) AgCl(s) Ag + aq + Cl aq N H 2 2 NH 3 udesno, dodatak sredstva za sušenje Dodavanje N 2 reakcija se obavlja u otvorenom sistemu isparavanje H 2 O u otvorenom sistemu razblaživanje rastvora dodavanje NaCl udaljavanje proizvoda takođe Nema promene, N 2 nije komponenta ovog reakcionog sistema HCl (g) odlazi ravnoteža udesno, proiz. HCl kiseline udesno stalno, nikad ravnoteža udesno, [H + ][CN ]brže opada od [HCN]. Ule vo, raste [Cl ] uticaj zajedničkog jona na rastvorljivost dodatak katalizatora nema promene

10 LEŠATELIJEOV PRINCIP U FIZIOLOGIJI TRANSPORT O 2 I TROVANJE CO Regulacija mnog ih hem.reakcija u živim organizmima bazirana na ovom principu (neke važnije za toplokrvne organizme od o nih za aerobno disanje, gd e se O 2 trans portuje u ćelije kombinovan sa glukozom i metaboliše do CO 2, koji se zatim vraća u pluća i z kojih se izbacuje): Hb+ O 2 oksi-hb, p parc. O 2 u vazduhu je 0,2 atm, pa ga Hb(crveni krvni pigment) vezuje kao oksi-hb. Na kapilarama koje dovod e krv do tk iva, [O 2 ] opada na 50%, jer ga ćelije uzimaju. Ravoteža se pomera ulevo, oslobadjajući O 2 koji difunduje u ćelije. CO reaguje sa H O, dajući slabu H CO, izaziva sniženje ph krvi do opasnog nivoa, ako se ne odstrani brzo izlučivanjem iz ćelija. Ovo se vrši u kombinaciji sa CO 3 2 : H 2 CO 3 + CO HCO 3 pomerajući ravnotežu udesno zbog velike [CO 2 ] u tkivima. Dolaskom HCO 3 u pluća ( parc.p CO 2 znatno manji, rav.reakcije se obrće i CO 2 izbacuje.

11 CO,proizvod nepotpunog sagorevanja, prisutan u izduvnim gasovima automobila i dimu cigareta, vezuje Hb 200 puta jače od O 2. To blokira uzimanje i transport O 2 ybog kompetitivne reakcije: O 2 -Hb Hb CO-Hb Vazduh koji sadrži 0.1 % CO VEZUJE OKO POLOVINU VEZUJUĆIH MESTA Hb, smanjuje O 2 koji stiže do tkiva do FATALNOG nivioa. ANTIDOT: čist O 2, koji pomera ravnotežu ulevo.efikasnija hiperbarična komora, p O 2 > 1 atm.