Оборотність реакцій

Хімічна реакція називається оборотною, якщо в даних умовах протікає не тільки пряма реакція (>), але також і зворотна реакція т. Е. З вихідних речовин утворюються продукти і одночасно з продуктів виходять реагенти:

Оборотні реакції не доходять до кінця. Концентрації реагентів зменшуються, що призводить до зменшення швидкості прямої реакції. Швидкість же зворотної реакції постійно зростає, оскільки збільшуються концентрації продуктів.

Коли швидкості прямої і зворотної реакцій стануть однаковими (=), настане стан хімічної рівноваги, при якому не відбувається подальшої зміни концентрацій реагентів і продуктів.

У стані рівноваги концентрації реагентів і продуктів постійні, їх називають рівноважними концентраціями і позначають [А], [В], [D] і [Е], на відміну від концентрацій Са, св, cD та РЄ в будь-який інший момент часу. Встановлено, що:

У стані рівноваги твір концентрацій продуктів у ступенях, рівних стехиометрическим коефіцієнтам, поділене на таке ж твір концентрацій реагентів, є величина постійна при T = const.
Таке співвідношення позначають Кс і називають константою рівноваги даної реакції:

Цей вираз має назву рівноважний закон діючих мас (К. Гулльберг, П. Воге, 1867).

Значення Кс характеризує стан рівноваги у цій реакції і визначається співвідношенням концентрацій, т. Е. Величина Кс не залежить від кожної окремо рівноважної концентрації – [А], [В], [D] або [Е].

Хімічна рівновага не означає, що настав стан спокою. Пряма і зворотна реакції протікають і в стані рівноваги, але з однаковою швидкістю. Тому воно називається рухомим (динамічним) рівновагою.

Рухоме хімічну рівновагу можна порушити, надаючи на систему зовнішній вплив і тим самим змінюючи умови протікання реакції – температуру, тиск, концентрацію. При будь-якому порушенні (зрушенні) хімічної рівноваги система перейде (зміститься) в інший стан рівноваги.

Вплив умов на зміщення хімічної рівноваги визначається принципом, який встановлений французьким ученим A.-Л. Ле-Шательє (1884).

Сучасна формулювання принципу зміщення рівноваги, званого принципу Ле-Шательє:

При впливі на рівноважну систему хімічну рівновагу зміщується в бік, протидіючу цьому впливу.
Розглянемо докладніше вплив таких чинників, як температура, тиск, концентрація, на зміщення рівноваги.

1. Температура. Підвищення температури зміщує рівновагу оборотної реакції в сторону процесу, що йде з поглинанням теплоти (ендотермічна напрямок), а зниження температури – у бік процесу, що йде з виділенням теплоти (екзотермічне напрямок).

Для екзотермічної реакції:

Для ендотермічної реакції:

Значення Кс обов’язково зміниться при підвищенні і пониженні температури, так як значення констант швидкості k прямий (>) і зворотного (<) реакцій по-різному залежать від температури, адже це реакції між різними реагентами (відповідно А і В або D і Е). Отже, константа рівноваги – функція температури:

Kc =? (T)
Приклади:

а) підвищення температури (нагрівання):

б) зниження температури (охолодження):

2. Тиск. Зміна тиску впливає тільки на ті системи, де хоча б одна речовина знаходиться в газоподібному стані (тверді і рідкі речовини не враховуються, оскільки їх власний обсяг дуже малий у порівнянні з об’ємом газів і парів).

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Фізичні явища в хімії