Prinsipyo ni Le Chatelier. Paglipat sa chemical equilibrium. Prinsipyo ng Le Chatelier Mga Halimbawa ng Prinsipyo ng Le Chatelier

Mga milestone sa talambuhay

Si Le Chatelier ay ipinanganak sa Paris sa pamilya ng isang inhinyero sa pagmimina. Mula sa murang edad, naitanim ng kanyang ama sa kanyang anak ang interes sa agham. Pinalaki ako ng aking ina sa pagiging mahigpit at disiplina sa ilalim ng motto na "Ang kaayusan ay isa sa mga pinakaperpektong anyo ng sibilisasyon." Natanggap ni Le Chatelier ang kanyang pangunahin at sekondaryang edukasyon sa Rolland College, habang sabay na nag-aaral sa Military Academy.

Natanggap niya ang kanyang edukasyon sa Polytechnic School, at kalaunan sa Higher Mining School of Paris. Sa kanyang pag-aaral, nagtrabaho si Le Chatelier para sa A.E. Saint-Clair Deville sa laboratoryo, dumalo sa mga lektura sa College de France. Interesado siya sa mga natural na agham, sinaunang wika, at mga isyu sa relihiyon.

Nagtrabaho siya bilang isang inhinyero sa pagmimina sa Besançon at Paris.

Noong 1875 nagpakasal siya.

Mula 1878 hanggang 1919 - propesor sa Higher Mining School at halos sabay-sabay (1898-1907) - propesor sa Collège de France.

1886 - Knight ng Legion of Honor.

Sa panahon mula 1907 hanggang 1925. nagtrabaho sa Unibersidad ng Paris bilang isang associate professor at pinuno ng departamento ng kimika.

Noong 1898 pinalitan niya si Paul Schützenberg sa Collège de France, kung saan nagturo siya ng inorganikong kimika.

1907 – punong inspektor ng mga minahan.

Mula noong 1907 - miyembro ng Paris Academy of Sciences.

Noong 1916, iginawad ng Royal Society of London si Le Chatelier ng Davy Medal.

Mula noong 1931 - Pangulo ng French Chemical Society. Miyembro siya ng maraming akademya ng agham at siyentipikong lipunan, kabilang ang isang dayuhang kaukulang miyembro ng St. Petersburg Academy of Sciences at isang honorary member ng USSR Academy of Sciences.

Namatay si Le Chatelier noong 1936 sa edad na 85.

Pang-agham na aktibidad

Ang pangunahing mga nakamit na pang-agham ay kinabibilangan ng:

1. Pinag-aralan niya ang mga proseso ng combustion, ignition, explosions, at detonation of firedamp (kasama sina F. Mallard at P. E. M. Berthelot).
2. Iminungkahi niya ang isang paraan para sa pagtukoy ng mga kapasidad ng init ng mga gas sa mataas na temperatura.
3. Nag-aral siya ng kemikal at teknolohikal na proseso sa metalurhiya.
4. Binumula niya ang batas ng displacement ng chemical equilibrium, ayon sa kung saan ang equilibrium sa isang equilibrium system sa ilalim ng panlabas na impluwensya ay lilipat sa direksyon na kabaligtaran sa ibinigay na aksyon (prinsipyo ng Le Chatelier).
5. Nagdisenyo siya ng thermoelectric pyrometer na nagpapahintulot sa isa na matukoy ang temperatura ng mga katawan sa pamamagitan ng kanilang kulay; lumikha ng isang metallographic mikroskopyo na tumutulong upang pag-aralan ang mga opaque na katawan, pinahusay na mga pamamaraan para sa pag-aaral ng istraktura ng mga metal at haluang metal.
6. Kinumpirma niya ang pagkakatulad sa pagitan ng mga solusyon at haluang metal sa pamamagitan ng pag-aaral sa temperatura ng rehimen ng pagkikristal ng mga sistema na binubuo ng dalawang metal at dalawang asing-gamot.
7. Pinag-aralan niya ang mga paraan ng paghahanda at mga katangian ng mga semento, sinisiyasat ang mga problema ng pagsunog ng semento at ang pagpapatigas nito. Nilikha niya ang teorya ng "crystallization" - ang teorya ng pagpapatigas ng semento.
8. Nagmula siya ng isang thermodynamic equation na nagtatatag ng kaugnayan sa pagitan ng temperatura ng proseso ng paglusaw, solubility at init ng pagsasanib ng isang substance.
9. Inimbento ang platinum-rhodium thermocouple.
10. Natuklasan ang mga kondisyon para sa synthesis ng ammonia.

Ang estado ng ekwilibriyo para sa isang nababalikang reaksyon ay maaaring tumagal nang walang hanggan (nang walang interbensyon sa labas). Ngunit kung ang isang panlabas na impluwensya ay ginawa sa naturang sistema (baguhin ang temperatura, presyon o konsentrasyon ng pangwakas o paunang mga sangkap), kung gayon ang estado ng balanse ay maaabala. Ang bilis ng isa sa mga reaksyon ay magiging mas malaki kaysa sa bilis ng isa pa. Sa paglipas ng panahon, muling sasakupin ng system ang isang estado ng balanse, ngunit ang mga bagong konsentrasyon ng ekwilibriyo ng mga paunang at panghuling sangkap ay mag-iiba mula sa mga orihinal. Sa kasong ito, pinag-uusapan nila ang pagbabago sa balanse ng kemikal sa isang direksyon o iba pa.

Kung, bilang isang resulta ng isang panlabas na impluwensya, ang rate ng pasulong na reaksyon ay nagiging mas malaki kaysa sa rate ng reverse reaksyon, nangangahulugan ito na ang ekwilibriyong kemikal ay lumipat sa kanan. Kung, sa kabaligtaran, ang rate ng reverse reaction ay nagiging mas malaki, nangangahulugan ito na ang chemical equilibrium ay lumipat sa kaliwa.

Kapag ang ekwilibriyo ay lumipat sa kanan, ang mga konsentrasyon ng balanse ng mga panimulang sangkap ay bumababa at ang mga konsentrasyon ng balanse ng mga panghuling sangkap ay tumataas kumpara sa mga paunang konsentrasyon ng balanse. Alinsunod dito, tumataas din ang ani ng mga produkto ng reaksyon.

Ang paglipat ng balanse ng kemikal sa kaliwa ay nagdudulot ng pagtaas sa mga konsentrasyon ng ekwilibriyo ng mga panimulang sangkap at pagbaba sa mga konsentrasyon ng ekwilibriyo ng mga huling produkto, na ang ani ay bababa.

Natutukoy ang direksyon ng pagbabago sa ekwilibriyong kemikal gamit ang prinsipyo ng Le Chatelier: "Kung ang isang panlabas na impluwensya ay ibinibigay sa isang sistema sa isang estado ng balanse ng kemikal (pagbabago ng temperatura, presyon, konsentrasyon ng isa o higit pang mga sangkap na kalahok sa reaksyon), ito ay hahantong sa pagtaas ng rate ng reaksyong iyon, ang paglitaw nito ay magbabayad (bawasan) ang epekto."

Halimbawa, habang ang konsentrasyon ng mga panimulang sangkap ay tumataas, ang rate ng pasulong na reaksyon ay tumataas at ang ekwilibriyo ay lumilipat sa kanan. Kapag bumababa ang konsentrasyon ng mga panimulang sangkap, sa kabaligtaran, ang rate ng reverse reaction ay tumataas, at ang chemical equilibrium ay lumilipat sa kaliwa.

Kapag tumaas ang temperatura (i.e. kapag pinainit ang system), lumilipat ang equilibrium patungo sa endothermic reaction, at kapag bumaba ito (i.e. kapag lumamig ang system) - patungo sa exothermic reaction. (Kung ang pasulong na reaksyon ay exothermic, kung gayon ang kabaligtaran na reaksyon ay kinakailangang maging endothermic, at kabaliktaran).

Dapat itong bigyang-diin na ang pagtaas ng temperatura, bilang panuntunan, ay nagdaragdag ng rate ng parehong pasulong at baligtad na mga reaksyon, ngunit ang rate ng isang endothermic na reaksyon ay tumataas sa isang mas malaking lawak kaysa sa rate ng isang exothermic na reaksyon. Alinsunod dito, kapag ang sistema ay pinalamig, ang mga rate ng pasulong at baligtad na mga reaksyon ay bumababa, ngunit hindi rin sa parehong lawak: para sa isang exothermic na reaksyon ito ay makabuluhang mas mababa kaysa sa isang endothermic.

Ang pagbabago sa presyur ay nakakaapekto lamang sa pagbabago sa ekwilibriyo ng kemikal kung ang dalawang kundisyon ay natutugunan:

kinakailangan na hindi bababa sa isa sa mga sangkap na nakikilahok sa reaksyon ay nasa isang gas na estado, halimbawa:

CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) - ang pagbabago sa pressure ay nakakaapekto sa displacement ng equilibrium.

CH 3 COOH (likido) + C 2 H 5 OH (likido) CH 3 COOC 2 H 5 (likido) + H 2 O (likido) – ang pagbabago sa presyur ay hindi nakakaapekto sa pagbabago sa ekwilibriyong kemikal, dahil wala sa mga panimula o panghuling sangkap ang nasa gas na estado;

kung ang ilang mga sangkap ay nasa gas na estado, kinakailangan na ang bilang ng mga molekula ng gas sa kaliwang bahagi ng equation para sa naturang reaksyon ay hindi katumbas ng bilang ng mga molekula ng gas sa kanang bahagi ng equation, halimbawa:

2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) – ang mga pagbabago sa presyon ay nakakaapekto sa equilibrium shift

I 2(g) + H 2(g) 2НI (g) – ang pagbabago ng presyon ay hindi nakakaapekto sa equilibrium shift

Kapag natugunan ang dalawang kundisyong ito, ang pagtaas ng presyon ay humahantong sa pagbabago ng balanse tungo sa isang reaksyon, ang paglitaw nito ay binabawasan ang bilang ng mga molekula ng gas sa system. Sa aming halimbawa (catalytic combustion ng SO 2) ito ay isang direktang reaksyon.

Ang pagbaba ng presyon, sa kabaligtaran, ay inililipat ang ekwilibriyo patungo sa reaksyon na nangyayari sa pagbuo ng isang mas malaking bilang ng mga molekula ng gas. Sa aming halimbawa, ito ang magiging kabaligtaran na reaksyon.

Ang pagtaas ng presyon ay nagdudulot ng pagbaba sa dami ng sistema, at samakatuwid ay isang pagtaas sa mga molar na konsentrasyon ng mga gas na sangkap. Bilang resulta, ang rate ng pasulong at pabalik na mga reaksyon ay tumataas, ngunit hindi sa parehong lawak. Ang pagbaba ng presyon ayon sa isang katulad na pamamaraan ay humahantong sa isang pagbawas sa mga rate ng pasulong at pabalik na mga reaksyon. Ngunit sa parehong oras, ang rate ng reaksyon, kung saan nagbabago ang ekwilibriyo, ay bumababa sa mas mababang lawak.

Ang katalista ay hindi nakakaapekto sa paglilipat ng balanse, dahil ito ay nagpapabilis (o nagpapabagal) sa parehong pasulong at pabalik na mga reaksyon sa parehong lawak. Sa presensya nito, ang ekwilibriyong kemikal ay naitatag lamang nang mas mabilis (o mas mabagal).

Kung ang isang sistema ay apektado ng ilang mga kadahilanan nang sabay-sabay, kung gayon ang bawat isa sa kanila ay kumikilos nang hiwalay sa iba. Halimbawa, sa synthesis ng ammonia

N 2(gas) + 3H 2(gas) 2NH 3(gas)

ang reaksyon ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-init at sa pagkakaroon ng isang katalista upang mapataas ang bilis nito. Ngunit ang epekto ng temperatura ay humahantong sa katotohanan na ang ekwilibriyo ng reaksyon ay lumilipat sa kaliwa, patungo sa reverse endothermic na reaksyon. Nagdudulot ito ng pagbaba sa output ng NH 3. Upang mabayaran ang hindi kanais-nais na epekto ng temperatura at dagdagan ang ani ng ammonia, ang presyon sa sistema ay sabay na tumaas, na nagbabago sa balanse ng reaksyon sa kanan, i.e. patungo sa pagbuo ng mas kaunting mga molekula ng gas.

Sa kasong ito, ang pinakamainam na mga kondisyon para sa reaksyon (temperatura, presyon) ay pinili sa eksperimento, kung saan ito ay magpapatuloy sa isang sapat na mataas na bilis at magbibigay ng isang matipid na ani ng pangwakas na produkto.

Ang prinsipyo ng Le Chatelier ay katulad na ginagamit sa industriya ng kemikal sa paggawa ng isang malaking bilang ng iba't ibang mga sangkap na may malaking kahalagahan para sa pambansang ekonomiya.

Naaangkop ang prinsipyo ng Le Chatelier hindi lamang sa mga reversible chemical reactions, kundi pati na rin sa iba't ibang proseso ng equilibrium: physical, physicochemical, biological.

Ang pang-adultong katawan ng tao ay nailalarawan sa pamamagitan ng relatibong constancy ng maraming mga parameter, kabilang ang iba't ibang mga biochemical indicator, kabilang ang mga konsentrasyon ng biologically active substances. Gayunpaman, ang gayong estado ay hindi matatawag na ekwilibriyo, dahil hindi ito naaangkop sa mga bukas na sistema.

Ang katawan ng tao, tulad ng anumang buhay na sistema, ay patuloy na nakikipagpalitan ng iba't ibang mga sangkap sa kapaligiran: kumakain ito ng pagkain at naglalabas ng mga produkto ng kanilang oksihenasyon at pagkabulok. Samakatuwid, ito ay tipikal para sa isang organismo matatag na estado, na tinukoy bilang ang katatagan ng mga parameter nito sa isang pare-parehong rate ng pagpapalitan ng bagay at enerhiya sa kapaligiran. Sa unang pagtatantya, ang isang nakatigil na estado ay maaaring ituring bilang isang serye ng mga estado ng ekwilibriyo na magkakaugnay ng mga proseso ng pagpapahinga. Sa isang estado ng balanse, ang mga konsentrasyon ng mga sangkap na kalahok sa reaksyon ay pinananatili dahil sa muling pagdadagdag ng mga paunang produkto mula sa labas at ang pag-alis ng mga huling produkto sa labas. Ang pagbabago sa kanilang nilalaman sa katawan ay hindi humahantong, hindi katulad ng mga saradong sistema, sa isang bagong thermodynamic equilibrium. Bumalik ang system sa orihinal nitong estado. Kaya, ang kamag-anak na dynamic na katatagan ng komposisyon at mga katangian ng panloob na kapaligiran ng katawan ay pinananatili, na tumutukoy sa katatagan ng mga physiological function nito. Ang pag-aari na ito ng isang buhay na sistema ay tinatawag na iba homeostasis.

Sa panahon ng buhay ng isang organismo sa isang nakatigil na estado, sa kaibahan sa isang closed equilibrium system, isang pagtaas sa entropy ay nangyayari. Gayunpaman, kasama nito, ang kabaligtaran na proseso ay nangyayari din nang sabay-sabay - isang pagbawas sa entropy dahil sa pagkonsumo ng mga sustansya na may mababang halaga ng entropy mula sa kapaligiran (halimbawa, mga high-molecular compound - mga protina, polysaccharides, carbohydrates, atbp.) at ang paglabas ng mga produkto ng agnas sa kapaligiran. Ayon sa posisyon ng I.R. Prigogine, ang kabuuang produksyon ng entropy para sa isang organismo sa isang nakatigil na estado ay may posibilidad na isang minimum.

Isang malaking kontribusyon sa pagbuo ng nonequilibrium thermodynamics ay ginawa ni I. R. Prigozhy, nagwagi ng Nobel Prize noong 1977, na nangatuwiran na “sa anumang sistemang hindi balanse ay may mga lokal na lugar na nasa isang estadong ekwilibriyo. Sa klasikal na thermodynamics, ang ekwilibriyo ay tumutukoy sa buong sistema, ngunit sa hindi balanse, sa mga indibidwal na bahagi lamang nito.

Ito ay itinatag na ang entropy sa naturang mga sistema ay tumataas sa panahon ng embryogenesis, sa panahon ng mga proseso ng pagbabagong-buhay at ang paglaki ng mga malignant neoplasms.

Ang mga reaksyon na nagpapatuloy sa isang direksyon at napupunta sa pagkumpleto ay tinatawag hindi maibabalik. Hindi marami sa kanila. Karamihan sa mga reaksyon ay nababaligtad, i.e. dumadaloy sila sa magkasalungat na direksyon at hindi nagpapatuloy. Halimbawa, ang reaksyon J 2 + H 2 D 2HJ sa 350°C ay isang tipikal na reversible reaction. Sa kasong ito, ang isang mobile chemical equilibrium ay itinatag at ang mga rate ng direkta at baligtad na mga proseso ay ginawang pantay.

Ekwilibriyo ng kemikal– isang estado ng isang sistema ng mga sangkap na tumutugon kung saan ang mga rate ng pasulong at pabalik na mga reaksyon ay pantay.

Ang kemikal na ekwilibriyo ay tinatawag na dinamikong ekwilibriyo. Sa equilibrium, ang parehong pasulong at pabalik na mga reaksyon ay nangyayari; ang kanilang mga rate ay pareho, bilang isang resulta kung saan ang mga pagbabago sa system ay hindi napapansin.

Ang mga konsentrasyon ng mga reactant na itinatag sa chemical equilibrium ay tinatawag na equilibrium concentrations. Karaniwang tinutukoy ang mga ito gamit ang mga square bracket, halimbawa, , , .

Ang isang quantitative na katangian ng chemical equilibrium ay isang value na tinatawag na chemical equilibrium constant. Para sa reaksyon sa pangkalahatang anyo: mA + nB = pC + qD

Ang chemical equilibrium constant ay may anyo:

Depende ito sa temperatura at likas na katangian ng mga reactant, ngunit hindi nakasalalay sa kanilang konsentrasyon. Ang equilibrium constant ay nagpapakita kung gaano karaming beses ang rate ng forward reaction ay mas malaki kaysa sa rate ng reverse reaction kung ang konsentrasyon ng bawat isa sa mga reactant ay 1 mol/l. Ito ang pisikal na kahulugan ng K.

Ang direksyon ng displacement ng equilibrium ng kemikal na may mga pagbabago sa konsentrasyon ng mga tumutugon na sangkap, temperatura at presyon (sa kaso ng mga reaksyon ng gas) ay tinutukoy ng pangkalahatang sitwasyon na kilala bilang prinsipyo ng mobile equilibrium o Prinsipyo ni Le Chatelier: kung ang anumang panlabas na impluwensya ay ginawa sa isang sistema na nasa ekwilibriyo (konsentrasyon, temperatura, mga pagbabago sa presyon), pagkatapos ay pinapaboran nito ang paglitaw ng isa sa dalawang magkasalungat na reaksyon, na nagpapahina sa impluwensya.

Dapat pansinin na ang lahat ng mga katalista ay pantay na nagpapabilis sa parehong pasulong at baligtad na mga reaksyon at samakatuwid ay hindi nakakaapekto sa paglilipat sa ekwilibriyo, ngunit nag-aambag lamang sa mas mabilis na tagumpay nito.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

Halimbawa 1.

Kalkulahin ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon, alam na sa pagtaas ng temperatura ng 70 °C, tumataas ang rate ng 128 beses.

Solusyon:

Para sa pagkalkula ginagamit namin ang panuntunan ng Van't Hoff:

Sagot: 2

Halimbawa 2.

Sa anong temperatura makukumpleto ang isang tiyak na reaksyon sa loob ng 0.5 minuto, kung sa 70°C ito makumpleto sa loob ng 40 minuto? Ang koepisyent ng temperatura ng reaksyon ay 2.3.

Solusyon:

Para sa pagkalkula ginagamit namin ang panuntunan ng Van't Hoff . Hanapin ang t 2:

Sagot: 122.6 0 C

Halimbawa 3.

Ilang beses magbabago ang rate ng direktang reaksyon N 2 (g) + 3H 2 (g) = NH 3 (g) kung doble ang presyon sa system?

Solusyon:

Ang pagtaas ng presyon sa system ng 2 beses ay katumbas ng pagbaba ng volume ng system ng 2 beses. Sa kasong ito, ang mga konsentrasyon ng mga reactant ay tataas ng 2 beses. Ayon sa batas ng mass action, ang unang rate ng reaksyon ay V n = k·· 3.

Pagkatapos ng pagtaas ng presyon ng 2 beses, ang mga konsentrasyon ng nitrogen at hydrogen ay tataas ng 2 beses, at ang bilis ng reaksyon ay magiging katumbas ng V k = k·2·2 3 3 = k·32·3. Ang ratio ng V sa /V n ay nagpapakita kung paano magbabago ang rate ng reaksyon pagkatapos ng pagbabago sa presyon. Samakatuwid, V k /V n = k 32 3 /(k 3) = 32.

Sagot: ang rate ng reaksyon ay tataas ng 32 beses.

Halimbawa 4.

Ang endothermic reaction ng phosphorus pentachloride decomposition ay nagpapatuloy ayon sa equation na PC1 5 (g) ↔ PC1 3 (g) + C1 2 (g); ∆Н = +92.59 kJ. Paano baguhin: a) temperatura; b) presyon; c) konsentrasyon upang ilipat ang ekwilibriyo patungo sa direktang reaksyon - agnas ng PC1 5?

Solusyon:

Ang displacement o shift sa chemical equilibrium ay isang pagbabago sa equilibrium concentrations ng reacting substance bilang resulta ng pagbabago sa isa sa mga kondisyon ng reaksyon. Ang direksyon kung saan lumipat ang equilibrium ay tinutukoy ng prinsipyo ng Le Chatelier: a) dahil ang decomposition reaction ng PC1 5 ay endothermic (H > 0), pagkatapos ay upang ilipat ang equilibrium patungo sa direktang reaksyon, dapat tumaas ang temperatura: b) dahil sa sistemang ito ang agnas ng PC1 5 ay humahantong sa isang pagtaas sa dami (dalawang gas na molekula ay nabuo mula sa isang molekula ng gas), pagkatapos ay upang ilipat ang balanse patungo sa isang direktang reaksyon ay kinakailangan upang mabawasan ang presyon; c) ang pagbabago sa equilibrium sa ipinahiwatig na direksyon ay maaaring makamit alinman sa pamamagitan ng pagtaas ng konsentrasyon ng PC1 5 o sa pamamagitan ng pagbabawas ng konsentrasyon ng PC1 3 o Cl 2.

Henri Le Chatelier bumalangkas ng prinsipyong taglay ngayon sa kanyang pangalan.

Ang kakanyahan ng prinsipyo: ang isang sistema na nasa isang estado ng matatag na balanse ng kemikal, sa ilalim ng panlabas na impluwensya (mga pagbabago sa temperatura, presyon, konsentrasyon ng mga reactant, atbp.) ay may posibilidad na bumalik sa isang estado ng ekwilibriyo, kabayaran para sa epekto.

Ang ekwilibriyo ay lilipat hanggang sa isang bagong posisyong ekwilibriyo ay maganap na tumutugma sa mga bagong kundisyon.

Ito ay paulit-ulit na hypothesized na ang prinsipyo La Chatelier:

- maaaring ituring bilang isang uri ng feedback (may epekto sa system, at may tugon nito);

- maaaring gamitin hindi lamang sa larangan ng mga reaksiyong kemikal, kundi pati na rin sa sikolohiya, sosyolohiya, ekolohiya, atbp.

Ang pagkakaroon ng mga negatibong feedback sa walang buhay na Kalikasan ay malamang na unang itinuro ng Henri Louis Le Chatelier(1850-1936) - Pranses na siyentipiko sa larangan ng pisikal na kimika at metal. Noong 1884, binalangkas niya ang pangkalahatang batas ng displacement ng ekwilibriyong kemikal depende sa panlabas na mga kadahilanan, na tinatawag na prinsipyo ng Le Chatelier. Sa pisikal at kemikal na agham mayroong batas ng ekwilibriyo na binuo ni A. L. Le Chatelier. Sinabi niya na ang mga sistema na nasa isang tiyak na ekwilibriyo ay nagpapakita ng isang ugali na mapanatili ito at magsagawa ng panloob na pagtutol sa mga puwersang nagbabago nito. Halimbawa, hayaang ang tubig at yelo ay nasa equilibrium sa isang sisidlan sa O ​​C at normal na presyon ng atmospera. Kung ang sisidlan ay pinainit, pagkatapos ay ang bahagi ng yelo ay natutunaw, sumisipsip ng init at sa gayon ay patuloy na nagpapanatili ng nakaraang temperatura ng pinaghalong. Kung pinataas mo ang panlabas na presyon, pagkatapos ay ang bahagi ng yelo ay muling nagiging tubig, na sumasakop sa mas kaunting dami, na nagpapahina sa pagtaas ng presyon.

Ang iba pang mga likido, hindi katulad ng tubig, kapag nagyelo ay hindi tumataas sa dami, ngunit bumababa; Sa ilalim ng parehong mga kondisyon ng pinaghalong, sa ilalim ng pagtaas ng presyon ay nagpapakita sila ng kabaligtaran na pagbabago: bahagi ng likido ay nagyeyelo; ang presyon ay malinaw na humina sa pamamagitan nito tulad ng sa nakaraang kaso. Ang prinsipyo ng Le Chatelier ay inilalapat sa mga solusyon, kemikal na reaksyon, at paggalaw ng katawan sa bawat hakbang, na nagbibigay-daan sa isa na mahulaan ang mga sistematikong pagbabago sa iba't ibang uri ng mga kaso.

Ngunit ang parehong batas, gaya ng ipinapakita ng maraming obserbasyon, ay naaangkop sa biyolohikal, mental, at panlipunang mga sistema na nasa ekwilibriyo. Halimbawa, ang katawan ng tao ay tumutugon sa panlabas na paglamig sa pamamagitan ng pagpapahusay ng panloob na oxidative at iba pang mga proseso na gumagawa ng init nito; sa sobrang pag-init - sa pamamagitan ng pagtaas ng mga proseso ng pagsingaw na nag-aalis ng init. Ang isang normal na pag-iisip, kapag dahil sa mga panlabas na kondisyon ang bilang ng mga sensasyon para dito ay bumababa, halimbawa kapag ang isang tao ay napupunta sa bilangguan, tila upang mabayaran ang kakulangan na ito sa pamamagitan ng pagpapalakas ng gawain ng pantasya, pati na rin ang pagbuo ng pansin sa detalye; sa kabaligtaran, kapag na-overload ang mga impression, bumababa ang atensyon na nakadirekta sa mga detalye, humihina ang aktibidad ng pantasya, atbp.

Malinaw na ang tanong ng pagiging pandaigdigan ng batas ng Le Chatelier ay hindi maaaring iharap at sistematikong pag-aralan ng alinman sa mga espesyal na agham: ang pisikal na kimika ay hindi nagmamalasakit sa mga sistema ng kaisipan, biology - tungkol sa mga hindi organiko, sikolohiya - tungkol sa mga materyal. Ngunit mula sa isang pangkalahatang pananaw ng organisasyon, ang tanong ay malinaw na hindi lamang posible, ngunit ganap na hindi maiiwasan.

Bogdanov A.A. , Tectology: General organizational science sa 2 libro, Book 1, M., Economics, 1989, p. 139.

2.6. Paglipat sa chemical equilibrium. Prinsipyo ni Le Chatelier

Kung ang sistema ay nasa isang estado ng ekwilibriyo, kung gayon ito ay mananatili sa loob nito hangga't ang mga panlabas na kondisyon ay nananatiling pare-pareho.

Ang pinakamahalaga ay ang mga kaso ng kawalan ng timbang dahil sa mga pagbabago sa konsentrasyon ng alinman sa mga sangkap na kasangkot sa equilibrium, presyon o temperatura.

Isaalang-alang natin ang bawat isa sa mga kasong ito.

Kapag tumaas ang konsentrasyon ng anumang sangkap na nakikilahok sa ekwilibriyo, lumilipat ang ekwilibriyo patungo sa pagkonsumo ng sangkap na ito; Kapag ang konsentrasyon ng isang sangkap ay bumababa, ang ekwilibriyo ay lumilipat patungo sa pagbuo ng sangkap na ito.

Halimbawa, para sa reaksyon

Ipakilala natin ang karagdagang halaga ng hydrogen sa system. Ayon sa batas ng mass action, ang pagtaas sa konsentrasyon ng hydrogen ay mangangailangan ng pagtaas sa rate ng pasulong na reaksyon - ang reaksyon ng synthesis ng HI, habang ang rate ng reverse reaction ay hindi magbabago. Sa pasulong na direksyon, ang reaksyon ay magpapatuloy na ngayon nang mas mabilis kaysa sa pabalik na direksyon, i.e. ang balanse ay lumilipat sa kanan, ibig sabihin. sa direksyon ng pasulong na reaksyon. Kapag nagbabago ang mga konsentrasyon sa kabaligtaran na direksyon, pinag-uusapan nila paglipat ng balanse sa kaliwa– sa direksyon ng reverse reaction.

2. Kapag ang presyon ay tumaas sa pamamagitan ng pag-compress sa system, ang balanse ay lumilipat patungo sa pagbaba sa bilang ng mga molekula ng gas, i.e. sa direksyon ng pagbaba ng presyon; kapag bumababa ang presyon, lumilipat ang ekwilibriyo patungo sa pagtaas ng bilang ng mga molekula ng gas, i.e. patungo sa pagtaas ng presyon.

Para sa reaksyon

ang pagtaas ng presyon ay dapat ilipat ang balanse sa kanan (sa kaliwa ang bilang ng mga moles ng mga gas ay 3, sa kanan - 2).

Sa kaso kapag ang reaksyon ay nagpapatuloy nang hindi binabago ang bilang ng mga molekula ng gas, ang balanse ay hindi naaabala sa panahon ng compression o pagpapalawak ng system. Halimbawa, sa sistema

ang ekwilibriyo ay hindi naaabala kapag nagbabago ang volume; ang output ng HI ay hindi nakasalalay sa presyon.

3. Habang tumataas ang temperatura, nagbabago ang ekwilibriyo sa direksyon ng endothermic na reaksyon, at habang bumababa ang temperatura, sa direksyon ng exothermic na reaksyon.

Kaya, ang ammonia synthesis ay isang exothermic reaction ( ΔH)

lumilipat sa kaliwa - patungo sa agnas ng ammonia, dahil ang prosesong ito ay nangyayari sa pagsipsip ng init.

Sa kabaligtaran, ang synthesis ng nitric oxide (II) ay isang endothermic reaction ( ΔН>0)

Samakatuwid, habang tumataas ang temperatura, ang ekwilibriyo sa sistema
lumilipat sa kanan patungo sa pagbuo ng NO.

Ang mga pattern na lumilitaw sa mga itinuturing na halimbawa ng chemical imbalance ay mga espesyal na kaso ng pangkalahatan Prinsipyo ni Le Chatelier:

Kung ang anumang epekto ay ibinibigay sa isang sistema na nasa ekwilibriyo, kung gayon bilang resulta ng mga prosesong nagaganap dito, ang ekwilibriyo ay lilipat sa isang direksyon na ang epekto ay bababa.

Ang heterogenous chemical equilibrium ay sumusunod din sa prinsipyo ng Le Chatelier, ngunit Ang mga solidong panimulang materyales at mga produkto ng reaksyon ay hindi nakakaapekto sa pagbabago ng heterogenous na equilibrium ng kemikal.

2.7. Paglutas ng mga karaniwang problema

Halimbawa 1. Kalkulahin ang mga konsentrasyon ng equilibrium ng hydrogen at yodo kung alam na ang kanilang mga unang konsentrasyon ay 0.02 mol/l, at ang equilibrium na konsentrasyon ng НI ay 0.03 mol/l. Kalkulahin ang equilibrium constant.

Solusyon. Mula sa equation ng reaksyon

H 2 +I 2 ↔ 2HI

makikita na ang pagbuo ng 0.03 mol ng HI ay nangangailangan ng 0.015 mol ng hydrogen at ang parehong halaga ng yodo, samakatuwid, ang kanilang mga konsentrasyon ng equilibrium ay pantay at katumbas ng 0.02 - 0.015 = 0.005 mol/l, at ang equilibrium constant

.

Halimbawa 2. Sa sistema
ekwilibriyong konsentrasyon ng mga sangkap
=0.3 mol/l,
=0.2 mol/l at
=1.2 mol/l. Kalkulahin ang equilibrium constant ng system at ang mga unang konsentrasyon ng chlorine at carbon monoxide.

Solusyon. Mula sa equation ng reaksyon ay malinaw na para sa pagbuo ng 1.2 mol
1.2 moles ang natupok
At
. Samakatuwid, ang paunang konsentrasyon ng chlorine ay 0.3 + 1.2 = 1.5 mol/l, carbon monoxide 0.2 + 1.2 = 1.4 mol/l. Ekwilibriyong pare-pareho

Halimbawa 3. Ilang beses tataas ang rate ng reaksyon ng pakikipag-ugnayan ng carbon (II) monoxide sa oxygen kung ang mga konsentrasyon ng mga panimulang sangkap ay tataas ng tatlong beses?

Solusyon. 1) Isulat ang equation ng reaksyon:

Ayon sa batas ng aksyong masa

2) Ipahiwatig natin
, Pagkatapos:

3) Kapag ang konsentrasyon ng mga panimulang sangkap ay tumaas ng 3 beses, nakukuha namin:

, A

4) Kalkulahin ang rate ng reaksyon :

, ibig sabihin. ang rate ng reaksyon ay tataas ng 27 beses.

Halimbawa 4. Ilang beses tataas ang rate ng isang reaksyong kemikal kapag tumaas ang temperatura ng 40˚C kung ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon ay 3?

Solusyon. Ayon sa tuntunin ng van't Hoff:

, ibig sabihin. ang rate ng reaksyon ay tataas ng 81 beses.

Halimbawa 5. Ang reaksyon sa temperatura na 30˚C ay tumatagal ng 2 minuto. Gaano katagal bago makumpleto ang reaksyong ito sa temperaturang 60˚C kung ang koepisyent ng temperatura ng rate ay 2?

Solusyon. 1) Alinsunod sa tuntunin ng van't Hoff:

2) Ang rate ng reaksyon ay inversely proportional sa oras ng reaksyon, samakatuwid:

Halimbawa 6. Ang reaksyon para sa pagbuo ng nitric oxide (IV) ay ipinahayag ng equation

Paano magbabago ang rate ng pasulong at pabalik na reaksyon kung ang presyon ay tataas ng 3 beses at ang temperatura ay nananatiling pare-pareho? Magiging sanhi ba ng pagbabago sa ekwilibriyo ang pagbabagong ito sa bilis?

Solusyon. Hayaan bago ang presyon ay tumaas ang equilibrium concentrations ng nitric oxide (II), oxygen at nitric oxide (IV) ay: = a, = b,

C, pagkatapos ay ang rate ng pasulong na reaksyon

,

baligtarin ang bilis ng reaksyon

.

Kapag tumaas ang presyon ng 3 beses, ang mga konsentrasyon ng lahat ng reagents ay tataas ng parehong halaga: = 3a, = 3b, = 3c.

Ang rate ng pasulong na reaksyon ay magiging:

Ang bilis ng reverse reaction ay magiging:

.

Ang rate ng pasulong na reaksyon ay tumaas ng 27 beses, at ang reverse reaksyon ng 9 na beses. Ang ekwilibriyo ay lilipat patungo sa pasulong na reaksyon, na naaayon sa prinsipyo ng Le Chatelier.

Halimbawa 7. Paano sila nakakaapekto sa balanse sa system?

, (ΔН

a) pagbaba ng presyon;

b) pagtaas ng temperatura;

c) pagtaas ng konsentrasyon ng mga panimulang sangkap?

Solusyon. Ayon sa prinsipyo ng Le Chatelier, ang pagbaba ng presyon ay hahantong sa pagbabago ng ekwilibriyo patungo sa reaksyon na humahantong sa pagtaas ng dami nito, i.e. patungo sa kabaligtaran na reaksyon. Ang pagtaas ng temperatura ay hahantong sa pagbabago ng ekwilibriyo patungo sa endothermic reaction, i.e. patungo sa kabaligtaran na reaksyon. At sa wakas, ang pagtaas sa konsentrasyon ng mga panimulang sangkap ay hahantong sa isang pagbabago sa balanse patungo sa pagbuo ng mga produkto ng reaksyon, i.e. patungo sa direktang reaksyon.

Halimbawa 8. Isaalang-alang ang chemical equilibrium

Tukuyin natin ang mga konsentrasyon ng ekwilibriyo ng NH 3 para sa dalawang pinaghalong ekwilibriyo:

1. = 0.1 M at = 0.1 M.

2. =1.0 M at = 0.1 M.

Equilibrium constant K = 6.0 ∙ 10 -2 sa 525 ˚С

Solusyon. Gumawa tayo ng expression para sa chemical equilibrium constant, palitan ang mga kilalang dami dito at magsagawa ng mga kalkulasyon.

Unang bersyon ng chemical equilibrium:

saan

Pangalawang bersyon ng chemical equilibrium

saan

Konklusyon. Habang tumataas ang konsentrasyon ng N2 (reagent) sa pinaghalong equilibrium, tumataas ang konsentrasyon ng NH3 (produkto ng reaksyon).

2.8. Mga problema upang malutas nang nakapag-iisa

1. Ilang beses dapat tumaas ang konsentrasyon ng hydrogen sa system?

upang ang rate ng reaksyon ay tumaas ng 125 beses?

2. Paano magbabago ang rate ng reaksyon?

paano kung dumoble ang pressure sa system?

3. Ang reaksyon sa pagitan ng nitric oxide (II) at chlorine ay nagpapatuloy ayon sa equation

Paano nagbabago ang rate ng reaksyon sa pagtaas:

a) nadoble ang konsentrasyon ng nitric oxide;

b) nadoble ang konsentrasyon ng klorin;

c) ang mga konsentrasyon ng parehong mga sangkap ay nadoble?

4. Sa 150˚C, ang ilang reaksyon ay nakumpleto sa loob ng 16 minuto. Kung kunin ang koepisyent ng temperatura na katumbas ng 2.5, kalkulahin ang yugto ng panahon matapos ang reaksyong ito ay magtatapos sa 80˚C.

5. Sa temperatura na 40˚С ang reaksyon ay tumatagal ng 36 minuto, at sa 60˚С – sa loob ng 4 na minuto. Kalkulahin ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon.

6. Ang rate ng ilang reaksyon sa 100 0 C ay katumbas ng 1. Gaano karaming beses na mas mabagal ang parehong reaksyon na magpapatuloy sa 10 0 C (ang temperatura coefficient ng rate ay kinuha katumbas ng 2)?

7. Kapag ang pinaghalong reaksyon ay pinalamig mula 50 0 hanggang 20 0 C, ang rate ng reaksyong kemikal ay bumaba ng 27 beses. Kalkulahin ang koepisyent ng temperatura ng reaksyong ito.

8. Sumulat ng mathematical expression para sa chemical equilibrium constant para sa bawat isa sa mga sumusunod na reaksyon:

Kapag nakumpleto ang gawaing ito, bigyang-pansin ang katotohanan na ang ilang mga sangkap - mga kalahok sa mga reaksyon - ay nasa isang solidong estado.

9. Kalkulahin ang equilibrium constant ng reaksyon

kung ang mga konsentrasyon ng ekwilibriyo ay pantay

10. Ilapat ang prinsipyo ng Le Chatelier upang mahulaan ang mga kondisyon na nagpapataas ng ani ng mga sumusunod na reaksyon sa pamamagitan ng paglilipat ng ekwilibriyo:

, (ΔН

11. Sa mga ibinigay na reaksyon, ipahiwatig ang mga kung saan ang pagtaas ng presyon ay inilipat ang kemikal na ekwilibriyo sa kanan:

A)
;

b)
;

V)
;

G)
;

d)
;

12. Sa isang tiyak na temperatura ang equilibrium constant ng proseso ay

Ang mga paunang konsentrasyon ng Н2 at НСО ay 4 mol/l at 3 mol/l, ayon sa pagkakabanggit. Ano ang equilibrium na konsentrasyon ng CH 3 OH?

13. Ang reaksyon ay nagpapatuloy ayon sa equation 2A ↔ B. Ang unang konsentrasyon ng substance A ay 0.2 mol/l. Ang equilibrium constant ng reaksyon ay 0.5. Kalkulahin ang mga konsentrasyon ng equilibrium ng mga reactant.

14. Sa isang tiyak na temperatura, ang equilibrium na konsentrasyon ng sulfuric anhydride na nabuo bilang resulta ng reaksyon ay

,

ay 0.02 mol/l. Ang mga paunang konsentrasyon ng sulfur dioxide at oxygen ay 0.06 at 0.07 mol/l, ayon sa pagkakabanggit. Kalkulahin ang equilibrium constant ng reaksyon.

PAKSA 3. ATOMIC STRUCTURE AT PERIODIC SYSTEM NG ELEMENTS D.I. MENDELEEV

3.1. Ang mga unang modelo ng atomic na istraktura

Noong 1897, natuklasan ni J. Thomson (England) ang electron, at noong 1909, tinukoy ni R. Mulliken ang singil nito, na katumbas ng 1.6 · 10 -19 C. Ang masa ng isang elektron ay 9.11 ∙ 10 -28 g. Noong 1904, iminungkahi ni J. Thomson ang isang modelo ng istruktura ng atom, ayon sa kung saan ang atom ay maaaring katawanin bilang isang positibong globo na may interspersed electron.

Noong 1910, sa laboratoryo ng E. Rutherford (England), sa mga eksperimento sa pagbomba ng metal foil na may α-particle, napag-alaman na ang ilang α-particle ay nakakalat ng foil. Mula dito ay napagpasyahan ni Rutherford na sa gitna ng atom ay may isang positibong sisingilin na maliit na nucleus na napapalibutan ng mga electron. Ang radii ng nuclei ay nasa loob ng hanay na 10 -14 - 10 -15 m, i.e. 10 4 – 10 5 beses na mas maliit kaysa sa laki ng atom. Inihula ni Rutherford ang pagkakaroon ng proton at ang masa nito, na 1800 beses ang masa ng elektron.

Noong 1910, iminungkahi ni Rutherford ang isang nuclear planetary model ng atom, na binubuo ng isang mabigat na nucleus sa paligid kung saan ang mga electron ay gumagalaw sa orbit, tulad ng mga planeta ng solar system. Gayunpaman, tulad ng ipinapakita ng teorya ng electromagnetic field, ang mga electron sa kasong ito ay dapat gumalaw sa isang spiral, patuloy na naglalabas ng enerhiya, at mahulog sa nucleus.

Atomic spectra. Kapag pinainit, ang isang sangkap ay naglalabas ng mga sinag (radiation). Kung ang radiation ay may isang wavelength, kung gayon ito ay tinatawag na monochromatic. Sa karamihan ng mga kaso, ang radiation ay nailalarawan sa pamamagitan ng ilang mga wavelength. Kapag ang radiation ay nabulok sa mga monochromatic na bahagi, ang isang radiation spectrum ay nakuha, kung saan ang mga indibidwal na bahagi nito ay ipinahayag bilang parang multo na mga linya. Sa Fig. 3.1. Ang atomic spectrum ng hydrogen ay ipinapakita. Ang mga wavelength na tumutugma sa atomic spectrum ng hydrogen ay tinutukoy ng Balmer equation

. (3.1)

kung saan λ – wavelength; R – Rydberg constant (109678 cm -1); Ang n at m ay mga integer (n = 1 para sa serye ng Lyman, n = 2 para sa serye ng Balmer, n = 3 para sa serye ng Paschen; m = 2, 3, 4 para sa serye ng Lyman, m = 3, 4, 5 para sa ang Balmer, m = 4, 5, 6 - para sa serye ng Paschen).

Quanta at ang modelo ng Bohr. Noong 1900, iminungkahi ni M. Planck (Germany) na ang mga sangkap ay sumisipsip at naglalabas ng enerhiya sa mga hiwalay na bahagi, na tinawag niyang quanta. Quantum energy E proporsyonal sa dalas ng radiation (oscillation) ν:

,

kung saan – h – ang pare-pareho ng Planck (6.626∙10 -34 J s); ν = с/λ, с – bilis ng liwanag; λ – haba ng daluyong.

Noong 1913, ang Danish na siyentipiko na si N. Bohr, gamit ang modelong Rutherford at teorya ni Planck, ay nagmungkahi ng isang modelo ng istruktura ng hydrogen atom, ayon sa kung saan ang mga electron ay gumagalaw sa paligid ng nucleus hindi sa anuman, ngunit sa mga pinapayagang orbit lamang, kung saan ang Ang electron ay may mga tiyak na enerhiya. Kapag ang isang electron ay gumagalaw mula Mula sa isang orbit patungo sa isa pa, ang isang atom ay sumisipsip o naglalabas ng enerhiya sa anyo ng quanta. Ang bawat orbit ay may numerong n (1, 2, 3, 4,...), na tinatawag na pangunahing quantum number. Kinakalkula ni Bohr ang radii ng mga orbit. Ang radius ng unang orbit ay 5.29∙10 -13 m, ang radius ng iba pang mga orbit ay katumbas ng:

Ang electron energy (eV) ay nakadepende sa halaga ng pangunahing quantum

Ang negatibong tanda ng enerhiya ay nangangahulugan ng katatagan ng isang sistema, na mas matatag ang mas mababa (mas negatibo) ang enerhiya nito. Ang hydrogen atom ay may pinakamababang enerhiya kapag ang electron ay nasa unang orbit (n=1). Ang kundisyong ito ay tinatawag pangunahing. Kapag ang isang elektron ay lumipat sa mas mataas na mga orbit, ang atom ay nagiging nasasabik. Ang estadong ito ng atom ay hindi matatag.

kanin. 3.1. Diagram ng mga antas ng enerhiya at quantum transition ng hydrogen atom

Kapag lumilipat mula sa itaas na orbit patungo sa mas mababang isa, ang atom ay nagpapalabas ng isang dami ng liwanag, na kung saan ay eksperimento na nakita sa anyo ng isang serye ng atomic spectrum (Larawan 3.1.). Ang mga halaga ng n at m sa equation (3.1) ay tumutugma sa mga halaga ng mga pangunahing numero ng quantum kung saan gumagalaw ang elektron (m) at kung saan gumagalaw ang elektron (n). Ang teorya ni Bohr ay naging posible upang makalkula ang enerhiya ng mga electron, ang mga halaga ng enerhiya quanta na ibinubuga sa panahon ng paglipat ng isang elektron mula sa isang antas patungo sa isa pa. Ang teorya ni Bohr ay nakatanggap ng pang-eksperimentong kumpirmasyon. Gayunpaman, hindi niya maipaliwanag ang pag-uugali ng isang electron sa isang magnetic field at lahat ng atomic spectral lines. Ang teorya ni Bohr ay naging hindi angkop para sa multi-electron atoms. Nagkaroon ng pangangailangan para sa isang bagong modelo ng atom, batay sa mga pagtuklas sa microcosm.

3.2. Quantum mechanical model ng hydrogen atom

Ang dalawahang katangian ng elektron. Noong 1905, hinulaan ni A. Einstein na ang anumang radiation ay isang stream ng quanta ng enerhiya, na tinatawag na mga photon. Mula sa teorya ni Einstein ay sumusunod na ang liwanag ay may dalawahang (particle-wave) na kalikasan.

Noong 1924, iminungkahi ni Louis de Broglie (France) na ang electron ay nailalarawan din ng wave-particle duality. Nang maglaon, nakumpirma ito ng mga eksperimento sa diffraction sa mga kristal. Iminungkahi ni De Broglie ang isang equation na nauugnay sa wavelength λ ng isang electron o anumang iba pang particle na may mass m at bilis ν,

. (3.2)

Tinawag ni De Broglie na waves of matter particles material waves. Ang mga ito ay katangian ng lahat ng mga particle o katawan. Gayunpaman, tulad ng ipinahihiwatig ng equation (3.2), para sa mga macrobodies ang wavelength ay napakaliit na hindi ito kasalukuyang matukoy. Kaya, para sa isang katawan na may mass na 1000 kg na gumagalaw sa bilis na 108 km/h (30 m/s) λ = 2.21·10 -38 m.

Noong 1927, inilagay ni W. Heisenberg (Germany) ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, ayon sa kung saan ang posisyon at momentum ng isang subatomic na particle (microparticle) sa panimula ay imposibleng matukoy anumang oras nang may ganap na katumpakan. Sa anumang oras, isa lamang sa mga katangiang ito ang maaaring matukoy. Si E. Schrödinger (Austria) noong 1926 ay nakakuha ng isang matematikal na paglalarawan ng pag-uugali ng isang elektron sa isang atom.

Ang mga gawa ni Planck, Einstein, Bohr, de Broglie, Heisenberg, gayundin ni Schrödinger, na nagmungkahi ng wave equation, ay naglatag ng pundasyon para sa quantum mechanics, na nag-aaral sa paggalaw at interaksyon ng microparticle.

Orbital. Alinsunod sa mga konsepto ng quantum mechanical, imposibleng tumpak na matukoy ang enerhiya at posisyon ng elektron, samakatuwid, sa quantum mechanical model ng atom, isang probabilistikong diskarte ang ginagamit upang makilala ang posisyon ng elektron. Ang posibilidad na makahanap ng isang electron sa isang tiyak na rehiyon ng espasyo ay inilalarawan ng wave function ψ, na nagpapakilala sa amplitude ng wave bilang isang function ng mga coordinate ng electron. Sa pinakasimpleng kaso, ang function na ito ay nakasalalay sa tatlong spatial coordinate at tinatawag orbital. Ayon sa kahulugan ng ψ, Ang orbital ay isang rehiyon ng espasyo kung saan ang isang elektron ay malamang na matagpuan. Dapat pansinin na ang konsepto ng isang orbital ay makabuluhang naiiba mula sa konsepto ng isang orbit, na sa teorya ni Bohr ay nangangahulugang ang landas ng isang elektron sa paligid ng nucleus ng isang atom. Ang laki ng rehiyon ng espasyo na sinasakop ng isang orbital ay kadalasang ang posibilidad na makahanap ng isang electron sa loob nito ay hindi bababa sa 95%.

Dahil ang elektron ay nagdadala ng negatibong singil, ang orbital nito ay kumakatawan sa isang tiyak na pamamahagi ng singil, na tinatawag na elektronikong ulap.

Quantum number. Upang makilala ang pag-uugali ng isang electron sa isang atom, ipinakilala ang mga quantum number: principal, orbital, magnetic at spin.

Pangunahing numero ng quantumn tinutukoy ang enerhiya at laki ng mga orbital ng elektron. Ang pangunahing numero ng quantum ay tumatagal ng mga halaga 1,2,3,4,5,... at nagpapakilala sa antas ng shell o enerhiya. Ang mas malaki n, mas mataas ang enerhiya. Ang mga shell (mga antas) ay may mga pagtatalaga ng titik: K (n = 1), L (n = 2), M (n = 3), N (n = 4), Q (n = 5), mga paglipat ng elektron mula sa isang shell (level ) sa isa pa ay sinamahan ng pagpapalabas ng enerhiya quanta, na maaaring lumitaw sa anyo ng spectra (tingnan ang Fig. 3.1).

Orbital quantum numberl tinutukoy ang hugis ng atomic orbital. Ang mga electronic shell ay nahahati sa mga subshell, kaya ang orbital quantum number ay nagpapakilala rin sa mga sublevel ng enerhiya sa electron shell ng isang atom.

Ang mga orbital quantum number ay kumukuha ng integer na halaga mula 0 hanggang (n-1). Ang mga subshell ay itinalaga din ng mga titik:

Subshell (sublevel)……………………s p d f

Orbital quantum number, l……………0 1 2 3

Tinatawag ang mga electron na may orbital quantum number na 0 s- mga electron. Ang mga orbital at, nang naaayon, ang mga ulap ng elektron ay may spherical na hugis (Larawan 3.2, a).

Mga electron na may orbital quantum number 1 ay tinatawag p- mga electron. Ang mga orbital at, nang naaayon, ang mga ulap ng elektron ay may hugis na nakapagpapaalaala sa isang dumbbell (Larawan 3.2, b).

Tinatawag ang mga electron na may orbital quantum number na 2 d- mga electron. Ang mga orbital ay may hugis ng isang four-lobed rosette (Larawan 3.2, c).

Tinatawag ang mga electron na may orbital quantum number na 3 f- mga electron. Ang hugis ng kanilang mga orbital ay mas kumplikado kaysa sa hugis ng mga d orbital.

Ang unang shell (n=1) ay maaaring magkaroon ng isa (s–), ang pangalawa (n=2) dalawa (s- at p-), ang pangatlo (n=3) tatlo (s-, p-, d- ) , sa ikaapat na (n=4) mayroong apat na (s-, p-, d-, f-)-subshell.

Magnetic quantum number m l nailalarawan ang posisyon ng orbital sa espasyo (tingnan ang Fig. 3.2).

Alinsunod dito, sa subshell s ( l= 0) mayroong isang orbital ( m l= 0), sa subshell p ( l= 1) – tatlong orbital ( m l= -1, 0, +1), sa subshell d ( l= 2) limang orbital ( m l = -2, -1, 0, +1, +2).

Atomic orbital. Ang bawat electron orbital sa isang atom (atomic orbital, AO) ay maaaring katangian ng tatlong quantum number n, l At m l .

Karaniwan, ang isang atomic orbital ay itinalaga sa anyo ng isang kahon.

Alinsunod dito, para sa s-subshell mayroong isang AO, para sa p-subshell mayroong tatlong spin AOs. trabaho... Siguro maging malaya... aklat-aralin allowance sa Sosyolohiya Para sa mga mag-aaral mga unibersidad ...

Panitikan ng unibersal na nilalaman

Panitikan

Nai-post ang mga gawain Para sa malaya trabaho. Benepisyo sinadya Para sa mga mag-aaral mga unibersidad na nag-aaral mga espesyalidad"Mathematics" at "Applied Mathematics", Siguro maging Gayundin...