Оборотність хімічних реакцій. Хімічна рівновага

Театру ви знаєте, що реакція може йти при сприятливому співвідношенні енергетичного і ентропійного факторів. але
якщо ці фактори врівноважують один одного, стан системи не змінюється. У таких випадках кажуть, що системи знаходиться в рівновазі.
Хімічні реакції, що протікають в одному напрямку, називають необрітімимі.
Більшість хімічних реакцій є обрітімимі. Ця значить, що при одних і тих же умовах протікають і пряма, і зворотна реакції (особливо якщо мова йде про замкнутих системах).
Taк як згодом концентрації речовин зменшується, то і швидкість прямої реакції теж зменшується.
Рано чи пізно буде досягнуто стан, при якому швидкості прямий і обдотной реакцій стануть рівними V-> = <-V.

Стан системи, при якому швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної рекции, називають хімічним рівновагою.

При цьому концентрації реагуючих речовин і продуктів реакції залишаються без зміни. Їх називають рівноважними концентраціями. На макрорівні здається, що в цілому нічого не змінюється. Але насправді ж в прямій, і зворотний процес продовжують йти, але з однаковою швидкістю. Тому така рівновага в системі називають рухомим або динамічним.

Оборотність хімічних реакцій
Різницю в зміні концентрацій речовин і швидкості реакції в разі незворотною і оборотної реакцій ви можете побачити на малюнку 34.

Конгтакти рівноваги розраховують з досвідчених даних, визначаючи рівноважні концентрації вихідних речовин і продуктів реакції при певній температурі.
Значення константи рівноваги характеризує вихід продуктів реакції, повноту її протікання. У разі гетерогенних реакцій в вираз константи рівноваги входять концентрації тільки тих речовин, які знаходяться в газовій або рідкій фазі.

Оборотність хімічних реакцій

Розглянемо різні способи усунення рівноваги на прикладі реакції взаємодії азоту і водню з утворенням аміаку:

Оборотність хімічних реакцій
Вплив зміни концентрації речовин
При додаванні в реакційну суміш азоту N2 і водорола H2 збільшується концентрація газів, а отже, збільшується швидкість прямої реакції. Рівновага зміщується вправо, в бік продукту реакції, тобто в сторону аміаку.

Таким чином в реакційній суміші збільшиться кількість продукту реакції.
Збільшення ж концентрації продукту реакції амміка, призведе до зміщення рівноваги вліво, в сторону утворення вихідних речовин. Цей висновок можна зробити на підставі аналогічних міркувань.
Вплив зміни тиску
Зміна тиску впливає тільки на ті системи, де хоча б одне з речовин знаходиться в газоподібному стані. При збільшенні тиску зменшується обсяг газон, а значить, збільшується їх концентрація.
Припустимо, що тиск в замкнутій системі підвищили, це означає, що концентрації всіх газоподібних речовин в розглянутій нами реакції зростуть в 2 рази.
Зміна тиску практично не позначається на обсязі рідких і твердих речовин, тобто не змінює їх концентрацію. Отже, стан хімічної рівноваги реакцій, в яких не беруть участь гази, не залежить від тиску.
Вплив зміни температури
При підвищенні температури, як ви знаєте, швидкості всіх реакцій (екзо і ендотермічних) збільшуються. Причому підвищення температури більше позначається на швидкості тих реакцій, які мають велику енергію активації, а значить, ендотермічних.
Таким чином, швидкість зворотної реакції (в нашому прикладі ендотермічної) збільшиться сильніше, ніж швидкість прямої. Рівновага зміститься в бік процесу, що супроводжується поглинанням енергії.
Напрямок зміщення рівноваги можна передбачити, користуючись принципом Ле Шательє (1884 г.):
Якщо на систему, що знаходиться в рівновазі, виявляється зовнішній вплив (змінюється концентрація, тиск, температура), то рівновага змішається в ту сторону, яка послаблює дане вплив.
Зробимо висновки:
• при збільшенні концентрації реагуючих речовин хімічну рівновагу системи зміщується в бік утворення продуктів реакції;
• при збільшенні концентрації продуктів реакції хімічну рівновагу системи зміщується в бік утворення вихідних речовин;
• при збільшенні тиску хімічне рівновагу системи зміщується в бік тієї реакції, при якій обсяг утворюються газоподібних речовин менше;
• при підвищенні температури хімічна рівновага системи зміщується в бік ендотермічної реакції;
• при зниженні температури – в сторону екзотермічної процесу.
Принцип Ле Шательє можна застосувати не тільки до хімічних реакцій, а й до багатьох інших процесів: до випаровування, конденсації, плавлення, кристалізації і ін. При виробництво найважливіших хімічних продуктів принцип Ле Шательє і розрахунки, що випливають із закону діючих мас, дають можливість знаходити такі умови для проведення хімічного процесу, які забезпечують максимальний вихід бажаного речовини.
1. В якому напрямку зміститься хімічна рівновага в наступних системах: а) при зниженні температури; б) при оовишенні тиску:
1) 2СО + 2СO2 + Q 3) С2Н10 <-> С4Н8 + Н2 – Q 2) N2 + O2 <-> 2NO – Q
2. Як вплине підвищення тиску ні хімічну рівновагу в наступних системах:
1) 2NO <-> N2O4 3) Нг2 + Вг2 <-> 2НВг
2) СО <-> Сl2 <-> СоСl2 4) СО + ЗНг <-> СН2 + Н2О (г)
3. Як треба змінити концентрації речовин, тиск і температуру гомогенної системи
РСl5 <-> РСl3 + Сl2 – 129 кДж. щоб змістити рівновагу в бік розкладання РСl5?
4. В якому напрямку зміститься хімічна рівновага системи 2СО + 2Н2 <-> СН4 + С02, якщо концентрації всіх речовин зменшити в 2 рази?

����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������°����¯�¿�½������³����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������·����¯�¿�½������º����¯�¿�½������°...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Фтор