المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
تدارك الذنوب
2024-11-24
الإصرار على الذنب
2024-11-24
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24
من آداب التلاوة
2024-11-24
مواعيد زراعة الفجل
2024-11-24

معالم القدس الجغرافية
2-2-2016
Acrocentric Chromosome
28-11-2015
KMS Condition
17-10-2021
التعريف بعدد من الكتب / النوادر للسيد فضل الله الراونديّ.
2023-05-18
Hydrides of The group 14 elements
28-3-2017
Victor Alexandre Puiseux
13-11-2016


The Question of the Equilibrium Constant  
  
1375   03:29 مساءً   التاريخ: 23-12-2021
المؤلف : John D. Roberts and Marjorie C. Caserio
الكتاب أو المصدر : Basic Principles of Organic Chemistry : LibreTexts project
الجزء والصفحة : ........
القسم : علم الكيمياء / الكيمياء العضوية / مواضيع عامة في الكيمياء العضوية /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 2023-08-28 3717
التاريخ: 2024-03-02 861
التاريخ: 30-10-2020 849
التاريخ: 6-1-2022 1850

The Question of the Equilibrium Constant

Presumably, methane could react with chlorine to give chloromethane and hydrogen chloride, or chloromethane could react with hydrogen chloride to give methane and chlorine. If conditions were found for which both reactions proceeded at a finite rate, equilibrium finally would be established when the rates of the reactions in each direction became equal

CH4+Cl2CH3Cl+HCl     (4.5.2)

At equilibrium, the relationship among the amounts of reactants and products is given by the equilibrium constant expression

Keq=[CH3Cl][HCl]/[CH4][Cl2]   (4.5.3)

in which KeqKeq is the equilibrium constant.

The quantities within the brackets of Equation 4.5.3 denote either concentrations for liquid reactants or partial pressures for gaseous substances. If the equilibrium constant Keq is greater than 1, then on mixing equal volumes of each of the participant substances (all are gases above −24o), reaction to the right will be initially faster than reaction to the left, until equilibrium is established; at this point there will be more chloromethane and hydrogen chloride present than methane and chlorine. However, if the equilibrium constant were less than 1, the reaction initially would proceed faster to the left and, at equilibrium, there would be more methane and chlorine present than chloromethane and hydrogen chloride. For methane chlorination, we know from experiment that the reaction goes to the right and that KeqKeq is much greater than unity. Naturally, it would be helpful in planning other organic preparations to be able to estimate KeqKeq in advance.

It is a common experience to associate chemical reactions with equilibrium constants greater than one with the evolution of heat, in other words, with negative ΔH0 values. There are, in fact, many striking examples. Formation of chloromethane and hydrogen chloride from methane and chlorine has a Keq of 1018 and ΔH0 of −24 kcal per mole of CH3Cl formed at 25o. Combustion of hydrogen with oxygen to give water has a KeqKeq of 1040 and ΔH0=57 kcal per mole of water formed at 25o. However, this correlation between KeqKeq and ΔH0 is neither universal nor rigorous. Reactions are known that absorb heat (are endothermic) and yet have Keq>1. Other reactions have large ΔH0 values and equilibrium constants much less than 1.

The problem is that the energy change that correlates with Keq is not ΔH0 but ΔG0 (the so-called change of "standard Gibbs energy"), and if we know ΔG0, we can calculate KeqKeq by the equation

in which R is the gas constant and T is the absolute temperature in degrees Kelvin. For our calculations, we shall use R as 1.987caldeg−1mol−1 and you should not forget to convert ΔG0 to calcal.

Tables of ΔG0 values for formation of particular compounds (at various temperatures and states) from the elements are available in handbooks and the literature. With these, we can calculate equilibrium constants quite accurately. For example, handbooks give the following data, which are useful for methane chlorination:

Top reaction: C solid plus 2 H 2 gas goes to C H 4 gas with delta G of -12.1 kcal at 25 degrees C. Middle reaction: C solid plus 3/2 H 2 gas plus 1/2 C L 2 gas goes to C H 3 C L gas with delta G of -14 kcal at 25 degrees C. Bottom reaction: 1/2 H 2 plus 1.2 C L 2 gas goes to H C L gas with delta G of -22.8 kcal at 25 degrees C.

Combining these with proper regard for sign gives

Top reaction: C H 4 gas goes to C solid plus 2 H 2 gas with delta G of 12.1 kcal. Middle reaction: C solid plus 3/2 H 2 gas plus 1/2 C L 2 gas goes to C H 3 C L gas with delta G of -14 kcal. Bottom reaction: 1/2 H 2 gas plus 1/2 C L 2 gas goes to H C L gas with delta G of -22.8 kcal. These combine to get the reaction: C H 4 gas plus C L 2 gas goes to C H 3 C L gas plus H C L gas with delta G of -24.7 kcal at 25 degrees C.

and logKeq=(24.7×1000)/(2.303×1.987×298.2), so Keq=1.3×1018. Unfortunately, insufficient ΔG0 values for formation reactions are available to make this a widely applicable method for calculating KeqKeq values.

The situation is not wholly hopeless, because there is a relationship between ΔG0 and ΔH0 that also involves T and another quantity, ΔS0, the standard entropy change of the process

This equation shows that ΔG0 and ΔH0 are equal when ΔS0 is zero. Therefore the sign and magnitude of TΔS0 determine how well KeqKeq correlates with ΔH0. Now, we have to give attention to whether we can estimate TΔS0 values well enough to decide whether the ΔH0 of a given reaction (calculated from bond energies or other information) will give a good or poor measure of ΔG0. :




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .