РАВНОВЕСИЕ В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ

Под равновесием обычно понимается состояние, в котором свойства системы, определенные экспериментально, не претерпевают дальнейшего изменения даже по истечении определенного промежутка времени. Таким образом, равновесие характеризуется постоянством макроскопических свойств. Равновесие может осуществляться только в замкнутой системе, содержащей постоянное количество вещества при постоянной температуре. Постоянство свойств обусловлено равновесием между двумя противоположными процессами, которые не прекращаются и после установления равновесия, — растворимостью и осаждением. При равновесии микроскопические процессы продолжаются, но они взаимно уравновешиваются, поэтому никаких макроскопических изменений не наблюдается.

Факторами, влияющими на состояние равновесия, являются концентрация и температура. Именно от этих факторов зависит скорость реакции. Равновесие достигает-

ся, когда скорости прямой и обратной реакций становятся одинаковыми. Любой фактор, который изменяет скорость прямой или обратной реакции, может оказывать влияние на состояние равновесия. При изменении концентрации реагирующих веществ (или продуктов реакции) изменяются и их равновесные концентрации. При изменении температуры тоже изменяются равновесные концентрации. Катализаторы, повышающие скорости реакции, однако, не изменяют состояния равновесия. Следовательно, любой катализатор оказывает одинаковое влияние на скорости прямой и обратной реакций.

ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ

Мы уже рассмотрели, что то или иное изменение приводит к изменению равновесия, но в каком направлении будет смещаться равновесие? И какова степень влияния, т.е. какие новые равновесные концентрации будут создаваться в изменившихся условиях? Качественно предсказать влияние изменений внешних условий можно с помощью правила, впервые сформулированного в 1884 г. французским химиком А. Ле Шателье. Это правило называется принципом Ле Шателье, или принципом подвижного равновесия: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий, определяющих равновесие, то равновесие смещается в том направлении, в каком эффект воздействия уменьшается.

Принцип Ле Шателье позволяет качественно судить о состоянии равновесия.

МОДЕЛЬ, ОБЪЯСНЯЮЩАЯ РАВНОВЕСИЕ

Фактором, влияющим на течение реакции, является температура. При любой температуре, кроме абсолютного нуля, происходит непрерывное беспорядочное движение молекул. Одни молекулы имеют низкую кинетическую энергию, другие — высокую. Некоторые молекулы иногда приобретают энергию, достаточную для подъема «наверх» и образования менее устойчивого состояния. С одной стороны, превращения, в которых участвуют молекулы, идут в направлении образования соединений

с минимальной энергией. С другой стороны, реакции, происходящие между молекулами, в конце концов приводят к установлению динамического равновесия, когда при данной температуре системы молекул в результате беспорядочного движения будут с одинаковой скоростью переходить в состояние с повышенной энергией и «скатываться» на более низкие энергетические уровни.

Таким образом, можно отметить следующие характерные черты химических реакций:

1. Химические реакции протекают самопроизвольно в направлении достижения равновесия.

2. Фактором, определяющим состояние равновесия, является энергия. Равновесие стремится сместиться в сторону образования веществ с минимальной энергией.

3. Другим фактором, определяющим состояние равновесия, является беспорядочность движения, обусловленная температурой. Равновесие стремится сместиться в сторону максимальной беспорядочности движения.

4. Состояние равновесия определяется одновременно обоими факторами: минимальной энергией и максимальной беспорядочностью движения.

При очень низких температурах преобладающим фактором является беспорядочное тепловое движение молекул. В этом случае равновесие благоприятствует произвольному распределению исходных веществ и продуктов реакции. Это и есть модель для объяснения химических реакций и равновесия. При очень высоких температурах преобладающим фактором является беспорядочное тепловое движение молекул. В этом случае равновесие благоприятствует произвольному распределению исходных веществ и продуктов реакции.

ТЕМА 12. ОСОБЕННОСТИ

БИОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ

ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ ИДЕИ РАЗВИТИЯ В БИОЛОГИИ

История идеи развития в биологии делится на 5 ос новных этапов:

1. Период от античной натурфилософии до первых био
логических дисциплин. Здесь наблюдается фундамен
тальный принцип науки о живом — принцип исто
ризма. Поэтому необходимо вспомнить:

а) учение древности VII—VI вв. до н. э. — Фалеса,
Анаксимандра, Анаксимена о первоначале всех ве
щей (см. ТЕМУ 1.3.1.1);

б) учение Гераклита об огне в виде первовещества
(см. ТЕМУ 1.3.1.2);

в) учение Эмпедокла о любви и вражде как основе
существования всех веществ (см. ТЕМУ 1.3.1.3);

г) учение Анаксагора о движущей силе ума (см. ТЕМУ
1.3.1.3);

д) представление неоднородности вещества в атоми
стических представлениях древних философов (см.
ТЕМУ 1.3.1.4-1.3.1.5);

е) идеи самопроизвольного зарождения жизни раз
личных материальных образований, развиваемые
в трудах Аристотеля, Коперника, Галилея, Декар
та (см. ТЕМЫ 1.3.1.6-1.3.1.8);

ж) опыты Реди, опровергающие эти теории.

з) опыты Пастера, доказывающие, что все современ
ное живое происходит только от живого;

и) гипотеза занесения живых веществ на Землю из космоса и ее несостоятельность (последние три пункта рассмотрим позже).

2. Систематизация накопленного в ботанике и зоологии материала.

3. Опубликование Дарвином труда «Происхождение видов» в 1859 г. Если XVIII в. с полным основанием можно назвать веком Ньютона, когда возник науч-

ный метод, которому сегодня мы обязаны всеми достижениями современной науки, то век XIX, надо согласиться в этом с Больцманом, следует назвать веком Дарвина. Создание эволюционной теории тоже было революцией. В биологию пришли идеи движения и развития. Это период революционного перелома в биологии, связанный с возникновением целых отраслей эволюционной биологии.

4. Переход к систематическому экспериментальному изучению отдельных факторов эволюции, формированию новых направлений в генетике и экологии. Этот период длился с начала XX в. до середины 30-х гт. XX в.

5. Период всеобъемлющего синтеза знаний о факторах, движущих силах и закономерностях в эволюции. Этот период берет свое начало в 40-х гт. и продолжается до настоящего времени.

КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИВОГО

Еще в глубокой древности люди задавали себе вопросы: откуда произошла живая природа? Как появилась жизнь? Где та грань, через которую природа перешагнула при переходе от неживого к живому? Почему живые системы для своего построения выбрали молекулы лишь с определенной пространственной организацией

Проблема происхождения живого решалась довольно просто, пока ученые находились в счастливом неведении относительно сущности живого, как, впрочем, и того, что представляла собой Земля в младенчестве.

Идея самопроизвольного происхождения

Жизни

Первая идея, которая была выдвинута, — это идея самопроизвольного зарождения жизни. Эмпедокл, например, считал, что все дышащее обязано своим существованием самозарождению отдельных органов — рук, ног, лап, голов, сердец, которые затем, случайно комбинируясь, складывались в тела и достигали в конце концов вполне удачных комбинаций.

Лет за сто до него Анаксимандр с поразительной для своего времени прозорливостью утверждал, что путь к

184

высшим организмам природа начинала с более примитивных, и, пожалуй, впервые выдвинул идею эволюции природы. Но и он за исходную субстанцию брал сложный природный продукт — морской ил. По его мнению, живые существа зародились во влажном иле, который когда-то покрывал землю. Когда Земля стала высыхать, влага скапливалась в углублениях, в результате чего образовывались моря, а некоторые животные вышли на сушу. Среди них были разнообразные существа, в чреве которых развивались люди. Когда люди выросли, покрывавшая их чешуйчатая оболочка развалилась.

Эта идея самопроизвольного зарождения организмов, видимо, представлялась многим поколениям наших далеких предков очень убедительной, так как просуществовала, не меняясь, долгие века. Самопроизвольное зарождение лягушек, мышей, саламандр, ягнят и т.п. из различных материальных образований, в том числе гниющей земли, отбросов и иных объектов, рассматривалось многими выдающимися умами и мыслителями: Аристотелем, Коперником, Декартом, Галилеем, и именно благодаря этому идея имела столь широкое распространение и просуществовала так долго.

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. III.6. Набор химических структурных формул.
2. В задачах (258–266) вычислить, сколько молей веществ, подчеркнутых в уравнениях реакций, прореагировало или образовалось в результате химических превращений, если при этом выделилось 2500 кДж тепла
3. В задачах 285–300 определить константу равновесия обратимых химических реакций при заданной температуре и указать, как будет смещаться равновесие при повышении температуры или давления
4. Денежный рынок: спрос на деньги, денежное предложение, равновесие.
5. Денежный рынок: спрос, предложение, равновесие.
6. Жизнь находит свое равновесие только в движении»
7. Закон спроса и предложения. Рыночное равновесие
8. Изокванта, изокоста и равновесие производителя
9. Кинетика химических реакций, классификация
10. Классификация химических дезинфицирующих средств
11. Концепция рецепторов. Типы химических связей, определяющих взаимо-действие молекул ксенобиотиков с мембранактивными сайтами (рецепторами).
12. Краткая характеристика основных химических производств Кузбасса (кислоты, удобрения, волокна, капролактам)