Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Kemiallinen reaktsioni ...
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
551
Kemiallinen reaktsioni
552
reaktsioninopeus sitäpaitsi ulkonaisista
vaikutteista, lämpötilasta, valaistuksesta y. m., joiden
yhteistä määrättyä arvoa ilmaistaan vakiolla k.
Siis on äskeisen reaktsionin nopeus v vasemmalta
oikealle = k»a-av Nopeus, millä B ja B1
hajaantuvat päinvastaiseen suuntaan,
ilmaistaan samoilla perusteilla yhtälöllä yj= kx*b .bl}
jolloin kY on ulkonaisten tekijöiden yhteisvaikutus
B- ja ßi-aineiden b- ja bi-konsentratsioneissa
tapahtuvaan reaktsionin nopeuteen.
Tasapainotilassa täytyy molempien nopeuksien olla yhtä
suuria v = v ja siis myös k-a*ax = kx*b*blt
K. K on
mistä jakamalla saadaan ^ = ^ =
kahden vakion osamäärä ja siis vakio.
Nämä tarkastelut voidaan ilman muuta
laajentaa tapaukseen, missä mielivaltainen määrä
aineita keskenään reagoi. Reaktsionia A -f At -f
A2 + + ’"ZiB + By -h B2 -f Bs -f ... vastaa
yhtälö
a • ax • a2 • a3
• •
K. Sanoilla
lausuttuna: tasapainotilassa antaa konsentratsionien
tulo toisella puolella yhtäläisyysmerkkiä
kemiallisessa yhtälössä jaettuna toisella puolella olevien
konsentratsionien tulolla osamääräksi vakion.
Näissä tapauksissa reagoivat yhtäsuuret
molekyliluvut kutakin ainetta. Mutta jos
aineet reagoivat keskenään erilaisissa
molekyli-lukusuhteissa seuraavan yhtälön mukaan nA +
riyAy -f n2A2 -f .. . ^ mB -f -f m2B2 + ...,
niin tullaan tasapainoyhtälöön seuraavien
päätelmien kautta. Jotta reaktsioni tapahtuisi,
täytyy n molekylin A:ta, nx molekylin A^ta,
n2 molekylin A2:ta, j. n. e. tavata toisensa. Ja
tällaisten yhtymisten matemaattinen
todennäköisyys on suoraan suhteellinen
konsentratsionien anteen, ;z,:nteen ja n2:nteen
potenssiin. Vastakkaiset reaktsioninopeudet ovat
v = k • an - a?1 • a7)1 • • • ja v
kL’bm-b7;i-b\
,m
m.
• •
Tästä saadaan massa n vaikut uksen
yleiseksi yhtälöksi
. an • a,n,. a2n..
K.
bm . b{ntii. b^n:... kx
Kun tämä Guldbergin ja Waagen yhtälö
edellyttää konstanttia lämpötilaa, niin on se
samalla reaktsioni-isotermin yhtälö
(Nernst).
Lukuisat kokeelliset tutkimukset ovat tämän
yhtälön oikeaksi todenneet, esim. maailman-
kuulu_Haber-prosessi N2 + 3H2 zz 2NH.å.
Kaasujen konsentratsioneja voidaan mitata
paineella. Jos näiden kaasujen partsiaalipaine
merkitään: typen plf vedyn p2 ja ammoniakin
p} niin saadaan tasapainoyhtälöksi
: P i •P\
3
P
K,
mikä sanoo, ettei reaktsioni jatku kumpaankaan
suuntaan täydellisesti, vaan muodostuu
tasapainotila, missä on yhtaikaa vetyä, typpeä ja
ammoniakkia ja että näiden kaasujen konsentratrio-
neilla samassa lämpötilassa osamäärän -1 ^1
muodossa on konstantti arvo.
P>
Sangen tärkeä kysymys kaasureaktsioneista
puhuttaessa on niiden tasapainoaseman
riippuvaisuus paineen vaihteluista. Boyle-Mariotten
lain mukaan vaihtelee kaasujen konsentratsioni
samalla tavalla kuin painekin. Jos siis paine
on n-kertainen, on konsentratsioni myös
n-kertainen. Palataksemme esimerkkiimme, saadaan,
. i. • np. • n3 pS ,,
jos paine on rt-kertainen, n2p2 — K ja
n
• • j ••
suta
n*-Pi ’Pi
K eli
Pi’Pl
K
, mistä
näkyy, että tasapainoasema paineen kohotessa
siirtyy ammoniakin muodostumiselle otolliseen
suuntaan. Kaikissa kaasureaktsioneissa ei paine
vaikuta tasapainoasemaan. Sellainen reaktsioni on
esim. H2+J2 - 2HJ.
Aivan analogiset ovat olosuhteet nesteissä.
Esimerkiksi soveltuu esterimuodostus
CH2 • COOH -f- C2H5OHzzCH3 . COOCtHs -f H fi.
Jos reaktsioniseoksen tilavuus on v ja
reaktsio-niin ottaa osaa 1 moli CH3. COOH, m molia
C2HfiH ja n molia vettä, niin, sitten kuin x
molia alkoholia on muuttunut, ilmaistaan
tasapainoasema yhtälöllä
1-x
m—x
v
K
x /n 4- x
v
missä konsentratsioni ilmaistaan molekyliluvun
ja tilavuuden osamääränä. Jos n = 0, s. o.
ettei reaktsioniseoksessa alunperin ole lainkaan
vettä, niin saa yhtälö x:n suhteen ratkaistuna
muodon x = 2/s (m + j/Vn2 — m mikä myös
on kokeellisesti todettu.
Elektrolyytin liuetessa veteen hajaantuu
inolekyli ioneihinsa NaClziNa1 -f- Cl1. Että nyt
on kysymys ioneista, ei aiheuta mitään
muutosta tasapainoyhtälöissä, sillä ionit
suhtautuvat liuoksessa kuten molekylit kaasuissa (van’t
Hoff). Siis kemiallisen tasapainon lait pitävät
paikkansa myös, mikäli asia koskee
elektrolyyttistä dissosiatsionia. Dissosiatsioni voidaan
yleisesti esittää A~nxAy -h n2A2 -f n3A3 -}-...
Jos A-arvoja vastaavat konsentratsionit
merkitään a, al9 a2, az..., niin elektrolyyttinen
dissosiatsioni on tasapainoyhtälöllä Ka = fl?1 •
a7?’***?3... määriteltävissä. K on tässä
tapauksessa dissosiatsionikonstantti.
Jos elektrolyytti (binäärinen) jakaantuu vain
kahteen ioniin, niin saadaan, koska tulokset
ovat ekvivalentteja, Ka = a, . a2 = a\.
Ottamalla avuksi dissosiatsioniaste, mikä on ioneiksi
hajaantumisen mitta, on massanvaikutuksen
yhtälö binääriselle elektrolyytille helposti
laskettavissa. Jos sen alkuperäinen konsentratsioni
on l moli ja dissosiatsioniaste niin silloin on
(1—-v) molia hajaantumatta ja molempia ioni-
laatuja on a molia. Konsentratsionit ovat -
nr
V
cc
ja jos v merkitsee liuoksen tilavuutta.
Sijoittamalla nämä arvot yhtälöön a:n ja flL:n
asemasta, saadaan K
1
fV
«
ja Kv (l—.x)
a».
V V2
Tämän Os t wäl di n miedon n uslaiksi
nimitetyn yhtälön avulla voidaan laskea disso-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
