Хімічна рівновага

Розглядаючи швидкість реакції 2SО2 + О2 ⇄ 2SO3
ми говорили про те, що цей процес оборотний, в якому має місце не тільки пряма, а й зворотна реакції.
Якщо з часом концентрації вихідних речовин і швидкість прямої реакції зменшуються, то, швидкість зворотної реакції поступово збільшується, так як концентрація продукту реакції зростає. Коли швидкості прямої і зворотної реакцій стануть рівними, настане хімічну рівновагу:
υпр. = Υобр.
Воно називається рухомим (динамічним) рівновагою. Такі реакції зазвичай не доходять до кінця. Але рівновага може бути порушена, або, як кажуть, зміщене.

Змістити рівновагу можна в ту чи іншу сторону: в бік утворення продукту реакції – вправо або в бік утворення вихідних речовин – вліво. Будучи зміщеним, рівновага встановлюється знову, але вже на новому рівні. Змістити рівновагу можна за допомогою наступних впливів:
1. Збільшенням концентрації реагуючих речовин. Якщо в реакції збільшити концентрацію S02 або 03, то рівновага
2SО2 + О2 ⇄ 2SО3
зміститься у бік утворення SО3, триокиси сірки вийде більше.
2. Підвищенням температури.
3. Підвищенням тиску (для газів). Оскільки SО2 і О2 – гази, то в даній реакції можна змістити рівновагу вправо підвищенням тиску.
За принципом Лешательє будь-яке з впливів сприяє протіканню тієї реакції, яка його послаблює.
Застосуємо цей принцип до реакції синтезу аміаку NH3 з азоту і водню:
N2 + 3Н2 ⇄ 2NH3 + Q
Аміак – це газ, що є продуктом рівноважної реакції.
Розглянемо вплив на цю реакцію всіх трьох факторів, що впливають на хімічну рівновагу.
1. Якщо збільшити концентрацію водню або азоту, то це посилить реакцію, що веде до зниження концентрації цих газів, т. Е. Змістить рівновагу вправо – в бік утворення аміаку.
2. Якщо підвищувати температуру, то, як видно з рівняння, поглинатися тепло буде при зворотної реакції, тому рівновага зміститься вліво. Отже, якщо ми захочемо за допомогою температурних змін підвищити вихід аміаку, суміш водню і азоту треба охолоджувати.
3. Для з’ясування впливу тиску слід розібратися, скільки молей газів в лівій і в правій частині. Згідно закону Авогадро, з 4 обсягів газу в лівій частині рівності (3 обсягу водню +1 обсяг азоту) утворюється 2 обсягу газу в правій частині (2 обсягу аміаку).

Збільшення тиску сприятиме реакції, що призводить до зменшення обсягу, рівновага зміститься вправо, в бік утворення аміаку. Зменшення тиску сприятиме зворотної реакції. Якщо реакція йде без зміни обсягів, то зміна тиску не робить впливу на рівновагу.
Застосування оборотних процесів у промисловості невигідно: занадто малий практичний вихід продукту реакції. Намагаються підібрати такі умови для цих реакцій, щоб якомога більше змістити рівновагу в потрібну сторону.

■ 110. Що таке хімічна рівновага і чому воно називається рухомим? (Див. Відповідь)
111. Які з перерахованих нижче факторів можуть впливати на хімічну рівновагу: а) зміна температури; б) тиск; в) каталізатор; г) зміна концентрації реагуючих речовин; д) збільшення поверхні реагуючих речовин.
112. У чому полягає принцип Лешательє? У яку сторону зміститься рівновага в наступних процесах:
а) 2SOa2 + О2 ⇄ 2SО3 + Q;
б) N2 + O2 ⇄ 2NO – Q;
в) 2NO + О2 ⇄ 2NО2 + Q;
г) РСl5 ⇄ РСl3 + Сl2 – Q.
при збільшенні тиску і при збільшенні температури. (Див. Відповідь)

Посилання на основну публікацію