Σύμφωνα με μία από τις ταξινομήσεις που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή των χημικών διεργασιών, υπάρχουν δύο τύποι αντίθετων αντιδράσεων - αναστρέψιμες και
μη αναστρέψιμη. Μια αναστρέψιμη αντίδραση δεν ολοκληρώνεται, δηλ. καμία από τις ουσίες που εισέρχονται σε αυτό δεν καταναλώνεται πλήρως και δεν αλλάζει τη συγκέντρωση. Μια τέτοια διαδικασία τελειώνει με την καθιέρωση μιας ισορροπίας ή χημικής ισορροπίας, η οποία συμβολίζεται με ⇌. Αλλά οι άμεσες και αντίστροφες αντιδράσεις συνεχίζονται και συνεχίζονται, χωρίς να σταματούν, οπότε η ισορροπία ονομάζεται δυναμική ή κινητή. Η έναρξη της χημικής ισορροπίας δείχνει ότι η μπροστινή αντίδραση λαμβάνει χώρα με τον ίδιο ρυθμό (V1) με την αντίστροφη (V2), V1 \u003d V2. Εάν η πίεση και η θερμοκρασία είναι σταθερές, τότε η ισορροπία σε αυτό το σύστημα μπορεί να διαρκέσει επ' αόριστον.
Ποσοτικά, η χημική ισορροπία περιγράφεται από τη σταθερά ισορροπίας, η οποία είναι ίση με την αναλογία των σταθερών της άμεσης (K1) και της αντίστροφης (K2) αντίδρασης. Μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο: K=K1/K2. Οι δείκτες της σταθεράς ισορροπίας θα εξαρτηθούν από τη σύνθεση των αντιδρώντων καιθερμοκρασία.
Η μετατόπιση της χημικής ισορροπίας συμβαίνει σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, η οποία ακούγεται ως εξής: "Εάν εξωτερικοί παράγοντες δρουν σε ένα σύστημα που βρίσκεται σε ισορροπία, τότε η ισορροπία θα διαταραχθεί και θα μετατοπιστεί προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτή η αλλαγή."
Ας εξετάσουμε τη χημική ισορροπία και τις συνθήκες για τη μετατόπισή της χρησιμοποιώντας το παράδειγμα σχηματισμού μορίου αμμωνίας: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Λαμβάνοντας υπόψη την εξίσωση αυτής της αντίδρασης, καθορίζουμε:
-
Η
άμεση αντίδραση είναι μια σύνθετη αντίδραση, επειδή από 2 απλές ουσίες σχηματίζεται 1 σύμπλοκο (αμμωνία) και το αντίστροφο - αποσύνθεση;
- η άμεση αντίδραση προχωρά με το σχηματισμό θερμότητας, επομένως είναι εξώθερμη, επομένως, το αντίστροφο είναι ενδόθερμο και προχωρά με την απορρόφηση θερμότητας.
Τώρα εξετάστε αυτήν την εξίσωση υπό την προϋπόθεση να τροποποιήσετε ορισμένες παραμέτρους:
- Αλλαγή συγκέντρωσης. Εάν αυξήσουμε τη συγκέντρωση των αρχικών ουσιών - άζωτο και υδρογόνο - και μειώσουμε την ποσότητα της αμμωνίας, τότε η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά για να σχηματιστεί NH3. Εάν πρέπει να το μετακινήσετε προς τα αριστερά, αυξήστε τη συγκέντρωση της αμμωνίας.
- Μια αύξηση της θερμοκρασίας θα μετακινήσει την ισορροπία προς μια αντίδραση στην οποία απορροφάται θερμότητα και όταν χαμηλώνει, απελευθερώνεται. Επομένως, εάν η θερμοκρασία αυξηθεί κατά τη σύνθεση της αμμωνίας, τότε η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς τα αρχικά προϊόντα, δηλ. προς τα αριστερά και με μείωση της θερμοκρασίας - προς τα δεξιά, προς το προϊόν αντίδρασης.
-
Αν αυξήσετεπίεση, τότε η ισορροπία θα μετατοπιστεί στην πλευρά όπου η ποσότητα των αερίων ουσιών είναι μικρότερη και με μείωση της πίεσης - στην πλευρά όπου αυξάνεται η ποσότητα των αερίων. Στη σύνθεση ΝΗ3 από 4 mol Ν2 και 3Η2, λαμβάνονται 2 ΝΗ3. Επομένως, εάν η πίεση αυξηθεί, τότε η ισορροπία θα κινηθεί προς τα δεξιά, προς το σχηματισμό της ΝΗ3. Εάν η πίεση μειωθεί, τότε η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς τα αρχικά προϊόντα.
χημική ισορροπία και συνθήκες μετατόπισής της
Καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η χημική ισορροπία μπορεί να διαταραχθεί αυξάνοντας ή μειώνοντας:
- θερμοκρασία;
- πίεση;
- συγκέντρωση ουσιών.
Όταν ένας καταλύτης εισάγεται σε οποιαδήποτε αντίδραση, η ισορροπία δεν αλλάζει, δηλ. η χημική ισορροπία δεν διαταράσσεται.
