Zgodnie z jedną z klasyfikacji stosowanych do opisu procesów chemicznych, istnieją dwa typy reakcji przeciwnych - odwracalne i
nieodwracalne. Reakcja odwracalna nie dochodzi do końca, tj. żadna z wchodzących do niego substancji nie jest całkowicie zużywana i nie zmienia stężenia. Taki proces kończy się ustaleniem równowagi lub równowagi chemicznej, co oznacza ⇌. Ale reakcje bezpośrednie i odwrotne trwają i trwają, nie zatrzymując się, więc równowagę nazywamy dynamiczną lub ruchomą. Początek równowagi chemicznej wskazuje, że reakcja postępowa zachodzi z taką samą szybkością (V1) jak odwrotna (V2), V1 \u003d V2. Jeśli ciśnienie i temperatura są stałe, równowaga w tym układzie może trwać w nieskończoność.
Ilościowo równowaga chemiczna jest opisana przez stałą równowagi, która jest równa stosunkowi stałych reakcji bezpośredniej (K1) i reakcji odwrotnej (K2). Można go obliczyć ze wzoru: K=K1/K2. Wskaźniki stałej równowagi będą zależeć od składu reagentów itemperatury.
Przesunięcie równowagi chemicznej następuje zgodnie z zasadą Le Chateliera, która brzmi następująco: „Jeśli czynniki zewnętrzne działają na układ będący w równowadze, wówczas równowaga zostanie zakłócona i przesunięta w kierunku przeciwnym do ta zmiana."
Rozważmy równowagę chemiczną i warunki jej przesunięcia na przykładzie tworzenia cząsteczki amoniaku: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Rozważając równanie tej reakcji, ustalamy:
- reakcja bezpośrednia jest reakcją złożoną, ponieważ z 2 prostych substancji powstaje 1 kompleks (amoniak) i odwrotnie - rozkład;
- reakcja bezpośrednia przebiega z wytworzeniem ciepła, dlatego jest egzotermiczna, a zatem odwrotna reakcja jest endotermiczna i przebiega z pochłanianiem ciepła.
Teraz rozważ to równanie pod warunkiem modyfikacji pewnych parametrów:
- Zmiana koncentracji. Jeśli zwiększymy stężenie substancji wyjściowych – azotu i wodoru – oraz zmniejszymy ilość amoniaku, to równowaga przesunie się w prawo, tworząc NH3. Jeśli musisz przesunąć go w lewo, zwiększ stężenie amoniaku.
- Wzrost temperatury przesunie równowagę w kierunku reakcji, w której ciepło jest pochłaniane, a gdy jest obniżane, jest uwalniane. Dlatego jeśli podczas syntezy amoniaku wzrośnie temperatura, to równowaga przesunie się w kierunku produktów wyjściowych, tj. w lewo, a wraz ze spadkiem temperatury - w prawo, w kierunku produktu reakcji.
-
Jeśli zwiększyszciśnienie, wówczas równowaga przesunie się w stronę, w której ilość substancji gazowych jest mniejsza, a wraz ze spadkiem ciśnienia - w stronę, w której wzrasta ilość gazów. W syntezie NH3 z 4 moli N2 i 3H2 otrzymuje się 2 NH3. Dlatego jeśli ciśnienie wzrośnie, to równowaga przesunie się w prawo, do powstania NH3. Jeśli ciśnienie zostanie zmniejszone, równowaga przesunie się w kierunku oryginalnych produktów.
równowaga chemiczna i warunki jej przemieszczenia
Dochodzimy do wniosku, że równowaga chemiczna może zostać zakłócona przez zwiększanie lub zmniejszanie:
- temperatura;
- ciśnienie;
- koncentracja substancji.
Kiedy katalizator zostanie wprowadzony do dowolnej reakcji, równowaga się nie zmieni, tj. równowaga chemiczna nie jest zakłócona.
