Вопросы по неорганической химии

[Финкель]

Нубские вопросы можно задавать?

Почему в реакции

Fe₂O₃ + 3C = 2Fe + 3CO

кислород отсоединяется от железа и присоединяется к углероду? Мне говорили, что углерод более активен и т.д., но мне это ничего не объяснило. Железо - металл, оно охотно отдаёт электроны, а кислород стремится электроны присоединить. А углерод - не металл, с ним электроны попалам делить придётся. Разве не выгоднее кислороду с железом оставаться?

Я понимаю, что это можно из квантовой механики рассчитать, и получить, что такая реакция энерегтически выгоднее. Но тогда получается, что так химию изучать вообще не возможно, особенно в школе, так как никакой своей логики нет и каждый раз надо за квантовую механику браться.

Мне это не для работы какой-то нужно, не для сдачи чего-то там, а просто для нормального понимания химии. Ответьте, пожалуйста. Заранее спасибо.

 

PS. Специально в названии темы написал "вопросЫ" во множественном числе. чтобы потом в этой теме снова задавать вопросы подобного типа, которые будут возникать. Если можно, конечно.

[rrr]

Образуется летучий окисел, который поспешно удаляется из реакционной смеси и таким образом сдвигает равновесие вправо. Основную роль здесь играет энтропийный фактор наверное.

[Финкель]

Образуется летучий окисел, который поспешно удаляется из реакционной смеси и таким образом сдвигает равновесие вправо. Основную роль здесь играет энтропийный фактор наверное.

 

Извините, но я почти ничего не понял. Речь о том, почему вообще разрушаются старые молекулы и образуются новые. И это реакция из обычной энциклопедии (и в школьных учебниках, вроде, такого рода приводятся), тут не идёт речь о каких-то сложных технологических процессах. Коэффициенты в уравнении расставлены. Я так понимаю, что ничего не удаляется и не прибавляется. Просто смешали два вещества, и пошла реакция.

И что Вы имеете в виду под "сдвигает равновесие"? То есть реакции идут и в ту, и в другую сторону?

А энтропийный фактор - это что в данном случае, и как он может влиять?

[aversun]

а зачем здесь квантовая механика, чт бы посчитать в какую сторону идет реакция и термодинамики хватит, ΔG посчитайте.

[rrr]

Извините, но я почти ничего не понял. Речь о том, почему вообще разрушаются старые молекулы и образуются новые.

Потому что это - энергетически выгодно.

[Финкель]

а зачем здесь квантовая механика, чт бы посчитать в какую сторону идет реакция и термодинамики хватит, ΔG посчитайте.

 

То есть на уровне атомных взаимодействий, взаимодействий электронных оболочек на этот вопрос ответить не получится? И в химии обычно этими представлениями не пользуются, а для объяснения и предсказания того, что будет, если смешат два вещества, пользуются термодинамикой?

 

Потому что это - энергетически выгодно.

 

Хорошо, это я понимаю. Мой вопрос, собственно, в этом и состоял. Разве не выгоднее кислороду оставаться с металлом железом, нежели делить электроны с неметаллом углеродом?

(Я сразу написал, что я нуб в химии и хочу лучше её понимать.)

[aversun]

И что Вы имеете в виду под "сдвигает равновесие"? То есть реакции идут и в ту, и в другую сторону?

А энтропийный фактор - это что в данном случае, и как он может влиять?

Именно так, и в ту и в другую, и главное направление определяется энергетикой.

Для газообразных веществ энтропия сильно возрастает, что сдвигает равновесие в сторону их образования.

Разве не выгоднее кислороду оставаться с металлом железом, нежели делить электроны с неметаллом углеродом?

В данных условиях получается не выгоднее, при комнатной температуре выгоднее.

Но дело даже не в этом, т.к. газообразный продукт покидает зону реакции, ничего другого не остается, как смещаться в сторону его образования.

Изменено 20 Августа, 2012 в 18:18 пользователем aversun

[Финкель]

и главное направление определяется энергетикой.

Это мне понятно. Я из этого и исхожу с самого начала. Любая система стремится к состоянию с наименьшей энергией. И фундаментальный принцип химических реакций - уменьшать потенциальную (электрическую) энергию молекул. Иначе бы реакции и не шли совсем.

 

Для газообразных веществ энтропия сильно возрастает, что сдвигает равновесие в сторону их образования.

Ах, вот оно что. Только я всё же не пойму следующего: откуда скажем, две молекулы, "знают" в каком агрегатном состоянии находится вещество и какова его энтропия? Они реагируют здесь и сейчас. Хотя, может быть, я уже бред несу.

То есть нельзя рассматривать реакцию на уровне отдельных молекул, надо рассматривать всё вещество в целом и учитывать его глобальные свойства?

Хотя, есть ещё такой вопрос тогда... Нигде не сказано, что к веществам подводится теплота. Тогда энергия системы сохраняется. Но при переходе в газообразное состояние энергия отдельных молекул увеличивается. Ведь они "вылезают" из потенциальной "ямы" взаимодействия с соедними молекулами, а также увеличивается их кинетическая энергия. Значит, эта энергия должна взяться из внутренней энергии самих молекул. То есть реакция должна протекать в сторону ещё большего уменьшения внутренней энергии молекул, в сторону ещё большей энергетической выгоды. А внутреняя энергия молекулы определяется её структурой и не зависит от агрегатного состояния вещества в целом, от его энтропии и т.д. И если кислороду энергетически выгоднее быть в связи с железом, то это должно быть при любой температуре...

Или в этой реакции предполагается, что к системе подводится теплота, а без этого реакция не пошла бы?

 

В данных условиях получается не выгоднее, при комнатной температуре выгоднее.

Я выше написал, что мне кажется, что внутренняя энергия молекулы должна зависеть лишь от её структуры. Хотя, фактически, Вы указали здесь, что преполагается, что система нагревается, то есть к ней подводится энергия извне.

 

Но дело даже не в этом, т.к. газообразный продукт покидает зону реакции, ничего другого не остается, как смещаться в сторону его образования.

А если у нас закрытый сосуд? Рано или поздно должно установиться равновесие, когда концентрация газа достигнет насыщения, и остальная часть оксида железа прекратит превращаться в угарный газ и железо? То есть будет 4 вещества в сосуде - железо, оксид железа, углерод и угарный газ?

[aversun]

То есть будет 4 вещества в сосуде - железо, оксид железа, углерод и угарный газ?

 

Только я всё же не пойму следующего: откуда скажем, две молекулы, "знают" в каком агрегатном состоянии находится вещество и какова его энтропия?

Всякая система стремится к равновесию, так и будет.

 

Естественно они этого ничего не знают, они просто сталкиваются и может начаться взаимодействие, если это энергетически выгодно большая часть молекул прореагирует, а меньшая нет. Все реакции (молекулы) находятся в непрерывном динамическом взаимодействии при котором устанавливается определенное равновесие, это статистический процесс.

[rrr]

 

 

Ах, вот оно что. Только я всё же не пойму следующего: откуда скажем, две молекулы, "знают" в каком агрегатном состоянии находится вещество и какова его энтропия? Они реагируют здесь и сейчас. Хотя, может быть, я уже бред несу.

 

 

А зачем им знать?

Если энтропия большая, значит реагируют, если маленькая значит реагируют в намного меньшей степени.

 

 

Или в этой реакции предполагается, что к системе подводится теплота, а без этого реакция не пошла бы?

 

 

Теплота нужна, для достижения энергии активации. Также она нужна, если реакция эндотермическая.