Hiểu được công thức công nghệ hóa học

Mức cân bằng hoá học là trạng thái sống động mà phản ứng trước và đảo ngược xảy ra cùng một tốc độ, dẫn đến sự tập trung liên tục của các chất phản ứng và sản phẩm. Sự cân bằng này không phải là tĩnh - phân liên tục liên tục, mà là sự tập trung mạng lưới vẫn không thay đổi. Trạng thái cân bằng được mô tả bởi sự cân bằng cân bằng (K), tức là tỷ lệ của sản phẩm tập trung (được nâng lên hệ số phân tử) để phản ứng (cũng được tăng lên các số tử số cho nhiệt độ. Đối với một phản ứng chung [F: 0] + b], đó là trạng thái cân bằng [B] + b], biểu thức cân bằng [B]

[C] ) ) [D] [FLT:] [FLT:] [FLT:] [FLT:]] [FLT:] [FLT:]] [FL:]

Sự liên tục này cung cấp một thước đo định lượng về mức độ phản ứng. một sản phẩm lớn K ưu đãi, trong khi một K favors nhỏ phản ứng. hiểu làm thế nào các thay đổi bên ngoài ảnh hưởng đến cân bằng này là trung tâm điều khiển phản ứng hóa học trong cả nghiên cứu và công nghiệp.

Nguyên tắc của Le Châtelier

Nguyên tắc của Le Chtelier, do nhà hóa học người Pháp Henri Louis Le Châtelier thành lập vào năm 184, cho biết khi một hệ thống cân bằng được thay đổi về độ tập trung, nhiệt độ, hoặc áp suất (cho khí), hệ thống sẽ thay đổi một phần nào để chống lại sự thay đổi và tái cấu tạo lại trạng thái cân bằng.

  • Để tạo phản ứng: ) Hệ thống sẽ thay đổi để tiêu thụ phản ứng thêm, ưu tiên phản ứng trước và sản xuất nhiều sản phẩm hơn.
  • Hệ thống sẽ thay thế phản ứng đã loại, ưu tiên phản ứng ngược lại và tạo ra nhiều chất phản ứng hơn từ sản phẩm.

Ý tưởng chính là sự cân bằng “làm giảm bớt sự căng thẳng do sự thay đổi tập trung, và cách cư xử này có thể đoán trước và tái sử dụng, khiến nó trở thành nền tảng của việc thiết kế hóa học.

Ảnh hưởng của việc thêm phản ứng

Khi một số lượng phản ứng bổ sung được đưa vào một hỗn hợp cân bằng, phản ứng sẽ tạm thời giảm (nếu chất thêm là phản ứng) hoặc tăng (nếu một sản phẩm được thêm vào--nhưng ở đây chúng ta tập trung vào các chất phản ứng). Đối với phản ứng ở trạng thái cân bằng, Q = K. Thêm một phản ứng làm Q < K » tăng biểu thức Q. Hệ thống chuyển sang phải (theo hướng tiếp tục) để chuyển đổi một số sản phẩm phản ứng thành sản phẩm, do đó tăng trở lại hiệu quả của K.

Ví dụ: Sự tổng hợp gen Amoninia (Quá trình hòa hợp)

Hãy xem sự tổng hợp công nghiệp của chất béo [g:] [FLT:] [FLT:] [FLT:] [g] [FLT [g] [FLT:] [FT] [FLT]] [FT] [FT]] [FLT]]] [FLT:]]] [FLT [FLT]]]] [FL:] [FL:] [FL:]] [FL]] [FL:]] [FL:] [FL:]] [FL:]] [FL:] [FL:]] [FL]]]] [FL:]]] [FL:]]] [FL]]] [FL]]]] [FL:]]]] [FL]]]] [FL]]] [FL: [FL:]]]]]]]]]] [FL: [FL:]]]]]]]]]]]]

Ví dụ: Định dạng dạng dạng theo hydrogen

Một ví dụ điển hình khác: H [FLT:] [FLT:] [FLT:] [FLT:] [g] [FLT:] [FLT:] [FLT:] [FLT: 1]]] [FLT:]]] [FLTTT:5]]] [FLTTTT:]. Nếu thêm [FL: 6] [FL:] [FL:] [FL:] [FL:]] [FL:]] [FL] [FL]] [L]] [L]] [L],],] phản ứng tăng cường độ đối lập pháp],],] có thể là] vì hiệu ứng tăng dần của sự thay đổi này [FL], hiệu ứng của HT], và cũng phụ thuộc vào hiệu ứng đã được thêm vào [FL].

Để biết thêm về cách xử lý định lượng của phản ứng hiện đại và cân bằng, hãy nhắc đến [FLT: 0] Học viện Khan về hướng dẫn .

Ảnh hưởng của việc loại bỏ các phản ứng

Ngược lại, nếu một phản ứng được gỡ bỏ khỏi một hệ thống cân bằng, sự tập trung của các loài đó sẽ giảm. Điều này làm cho phản ứng số hoá Q > K (vì mẫu số trở nên nhỏ hơn). Để phục hồi trạng thái cân bằng, hệ thống thay đổi sang trái, ưu tiên phản ứng ngược: sản phẩm sẽ được tiêu thụ để tái tạo lại phản ứng bị mất. Kết quả là sự giảm tập trung của sản phẩm và sự tập trung của các chất còn lại.

Ví dụ: Làm giảm lượng hydrogen trong sự tổng hợp của Amonia

Trở lại quá trình Haber: nếu khí hydro (H] 2 ) ) được gỡ bỏ một cách có chọn lọc ra khỏi lò phản ứng (v. d., qua màng [FL:4][FL] và [L:] [L] [L: 2] [H [FLT] [H [FLT:], [H [FLT] [VT] [V:] [V],] sự phân hủy vào N [FL:] [FT] [FT] [FT]] [FT]] [FL],] và [H:] [L] [L] sự tăng cường độ cân bằng không ngừng của sản phẩm này là một giá trị hiệu quả của quá trình giảm dần].

Ví dụ: Tỷ lệ xử lý bàn mang tính tương ứng

Thực tế, tiến trình Haber dùng vượt quá N )2 [FLT:] [FLT:] [FLT: 1] [FLT:] [FLT:]] [FLT:]] [FLT:]] [FLT:] [FLT:] [FLT:]]] [FLTT:]] [FLTT:] [FLTT:]] [FLTT:]]] [FLT:]] [FLTTTTTT] [FEP:]]]]] [FTT] [FLTTT:] [FT:] [FLT]] [FLT]] [G]] [G:]] [hạ cấp,]]], hệ thống này sẽ thay đổi cách tạo và việc gỡ bỏ cả hai bên ngoài việc điều khiển] [FLT]: [2] [FLT]: [mà có thể phản ứng lại] [FLT]: phản ứng lại] [FLT] [mà dùng để phản ứng lại] để tạo ra

Quan sát định lượng: Trích dẫn phản ứng

Hướng và mức độ thay đổi khi các chất gây phản ứng được thêm hay gỡ bỏ có thể dự đoán bằng cách sử dụng số đại biểu [Q]. Tại bất cứ thời điểm nào, Q = [FLT: 0] hiệu quả [FLT: 1] / [các nhà sản xuất] hiệu quả [FLT] [FLT:].

  • Nếu Q < K: phản ứng trước sẽ được ưu ái (các thay đổi hệ thống bên phải).
  • Nếu Q > K: phản ứng ngược được ưu tiên (các thay đổi hệ thống trái).
  • Nếu Q = K: hệ thống đang cân bằng.

Khi thêm vào một phản ứng, sự tập trung của nó sẽ tăng, làm cho mẫu số trong Q lớn hơn (vì nó xuất hiện trong mẫu số của biểu thức Q cho biểu thức phản ứng). Vì vậy Q trở thành nhỏ hơn K, kích hoạt một biến đổi bên phải. Khi chúng ta loại bỏ một số mẫu số, mẫu số giảm, Q trở nên lớn hơn K, và hệ thống chuyển bên trái. Khung định lượng này cho phép các nhà hóa học tính tập trung cân bằng mới sau khi thay đổi, sử dụng trạng thái cân bằng và gốc. Để biết thêm chi tiết về những tính toán này, xem [FL: 0]. Để biết [FL: 0], [các tính toán [FL]

Ứng dụng thế giới thật

Thuyết tổng hợp hoá học công nghiệp

Việc điều khiển độ tập trung của chất béo là thiết yếu để tối đa hóa kết quả trong nhiều tiến trình hóa học. Quá trình [FLT:] khả năng tăng cường [FLT:] quá trình điều chỉnh [FLT:] [FTT:] [xLT:] (sinh ra chất axit [FL:], và loại bỏ các sản phẩm để chuyển đổi đối với sản phẩm đã muốn. Trong trường hợp của chất hữu hiệu, N [FLT:] [FLT: 2] [FL: 5] và H [V] [V], chất lỏng này được loại bỏ liên tục] khi sản phẩm có khả năng kiểm soát tương tự, chất lượng protein này cũng được xử lý tương tự.

Comment

Hiểu sự thay đổi cân bằng cũng quan trọng trong hóa học môi trường. Thí dụ, sự phân hủy CO [FLT:] [FLT: 1] trong đại dương bao gồm sự cân bằng: CO [FT:2] [FTT:] [FTT] [FT] [t] [t] [HT] [HT] [VT] [VT] [VL] [VL] [V] [V], [VL] [V] [VL], [VL] [V] [V], [V] phản ứng hóa chất [V] [V] [V] [V] [L:] [L] [L] [L]] [L], NW] [L] [L], v.K], v.

Hệ thống hóa sinh

Trong các sinh vật, các phản ứng được tách rời từ chất enzyme thường vận hành gần trạng thái cân bằng. nồng độ chất phụ và sản phẩm được điều chỉnh chặt chẽ để điều khiển sự hướng dẫn của các đường chuyển hóa chất.

Những sự kiện thực tế trong phòng thí nghiệm

Các nhà hóa học thường xử lý sự tập trung phản ứng để đẩy phản ứng đến hoàn thành hoặc nghiên cứu cơ chế phản ứng. Chẳng hạn, trong một phản ứng phân tích (dùng thiết bị làm giả (dùng thiết bị làm bằng chất lỏng hay chất béo ester + nước) cũng chuyển đổi trạng thái cân bằng sang sản phẩm. Kỹ thuật này [FL: 0] Lê - vi - a - ti - đa [T] tăng cân bằng [T], trong kỹ thuật hữu cơ khác (dùng thiết bị làm giảm cân bằng hay chất khô) cũng thay đổi trạng thái cân bằng đối với sản phẩm. Kỹ thuật này, được biết đến mức độ [FL: 0] Lê - LEte ite iated [FL: 1], trong kỹ thuật hữu cơ khác là một sản xuất thường dùng để tăng giá trị hơn một sản phẩm có lợi nhuận cao hơn.

Tóm tắt quan điểm then chốt

  • Phản ứng chống lại ) chuyển đổi trạng thái cân bằng đối với sản phẩm (có ưu đãi trước kia), tăng sự tập trung sản phẩm.
  • Phản ứng lại ) chuyển đổi trạng thái cân bằng về phía phản ứng (không được ưu ái), giảm độ tập trung sản phẩm và tăng mức phản ứng.
  • Hướng của sự thay đổi được dự đoán bằng cách so sánh phản ứng số đại số (Q) với hằng số cân bằng (K).
  • Những nguyên tắc này được áp dụng trong các quá trình công nghiệp (quá trình liên lạc, tiến trình Ostwald), quy định môi trường, đường dẫn hóa sinh và tổng hợp phòng thí nghiệm.
  • Nguyên tắc của Le Chtelier là hướng dẫn định lượng, trong khi mối quan hệ Q/K cung cấp một công cụ định lượng để tính các vị trí cân bằng mới.

Để có được hiệu quả của sự thay đổi tập trung phản ứng trên vị trí cân bằng, các nhà hóa học đã tạo ra phản ứng hiệu quả, tối ưu hóa, và hiểu được hệ thống hóa học tự nhiên và công nghiệp.