Химическое равновесие

22 Ноя

Реакции, протекающие одновременно в двух противоположных направлениях, называют обратимыми.  Обратимо большинство реакций. Реакции же, протекающие до конца, когда реагенты полностью превра­щаются в продукты реакции, называются необратимыми. Примером необратимых реакций могут служить реакции разложения известняка, реакции в растворах с образованием газообразного или труднорастворимого продукта.

obratimye-i-neobratimye-reakcii

Вообще, необра­тимых реакций нет и любой из необ­ратимых процессов может быть превращен в обратимый. Реакцию, протекающую слева направо, называют прямой, а справа налево — обратной.

Разберем следующую реакцию:

2SO2 + O2 « 2SO3.

Ее можно записать в общем виде:

aA + bB ↔ cC + dD,

где a, b, c, d — стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции перед соответствующими реагентами.

По мере химического превращения концентрации  SO2 и SO3 уменьшаются и, следовательно, скорость прямой реакции снижает­ся. Однако появление в системе продуктов вызывает обратную реакцию, скорость которой  постоянно возрастает. Рано или поздно будет достигнуто состояние, при котором ско­рости прямой и обратной реакций сравняются. Состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реак­ции, называется химическим равновесием. Концентрации реагентов и продуктов, отвечающие состоянию равновесия, называются равно­весными и обозначаются символами: [А], [В], [С] и [D].

Тогда нашу реакцию можно записать в виде:

a[A] + b[B] ↔ c[C] + d[D],

где [А], [В], [С], [D] — равновесные концентрации веществ;

Отношение констант скоростей прямой и обратной реакций яв­ляется постоянной величиной, называющейся констан­той химического равновесия. Константа химического равновесия зави­сит от температуры среды реакции. Уравнение ниже является математическим выра­жением закона действующих масс при химическом равновесии:

Kравн = ([C]c *[D]d / [A] a *[B]b),

где Kравн – это константа равновесия.

Отношение произведений равновесных концентраций веществ пра­вой и левой частей уравнения, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов, представляет постоянную величину независимо от тех условий, при которых осуществляется реакция, если только температура остается постоянной.

Изменения, происходящие в равно­весной системе в результате внешних воздействий, определяются принципом Ле Шателье:

Внешнее воздействие на систему, находящуюся в состоянии равновесия, приводит к смещению этого равновесия в направлении, при котором эффект произведенного воздействия ослабляется

Принцип Ле Шателье универсален, так как применим не только к чисто химическим процессам, но и к физико-химическим явлениям, таким, как кристаллизация, растворение, кипение. Рассмотрим применение принципа Ле Шателье к различным типам воздействия. Заметим, что введение катализатора в систему не приводит к сдвигу равновесия, так как при этом в рав­ной степени изменяются скорости как прямой, так и обратной реакций.

Влияние температуры. При повышении температуры ускоряются прямая и обратная реакции, но в разной степени. Эндотермический процесс ускоряется больше, чем экзотермический. При понижении температуры в системе из двух реакций быстрее протекает экзотермическая реакция. Чтобы выяснить влияние температуры на химическое равновесие, необ­ходимо знать знак и значение теплового эффекта реакции.

Влияние давления. При повышении давления равнове­сие реакции смещается в направлении образования веществ, зани­мающих меньший объем, и, наоборот, понижение давления способ­ствует процессу, происходящему с увеличением объема.

Влияние концентрации. Если к системе, находящейся в состоянии равновесия, добавлять од­но из веществ, участвующих в реакции, то скорости прямого и обратного процессов изменятся таким образом, что система сно­ва придет в состояние равновесия. В этом новом состоянии кон­центрации всех веществ будут отличаться от первоначальных, но соотношение между ними (определяемое константой равновесия) не изменится. Будет ускоряться реакция, ведущая к уменьшению концен­трации дополнительно вводимого вещества.

ravnovesieПримеры решения задач на равновесие:

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Одноклассники

Комментарии: