Cheminė pusiausvyra - grįžtamųjų cheminių reakcijų pagrindas

Pagal vieną iš cheminių procesų apibūdinimo klasifikacijų yra dviejų rūšių priešingos reakcijos: grįžtamos ir

negrįžtamas.Grįžtamoji reakcija nesibaigia, t. Y. nė viena iš į ją įvestų medžiagų nėra visiškai suvartojama ir nekeičia koncentracijos. Toks procesas baigiasi nustatant pusiausvyrą arba cheminę pusiausvyrą, kurią žymi ⇌. Tačiau tiesioginė ir atvirkštinė reakcija tęsiasi ir toliau, be sustojimo, todėl pusiausvyra vadinama dinamine ar mobilia. Atsirandanti cheminė pusiausvyra rodo, kad tiesioginė reakcija pasireiškia tuo pačiu greičiu (V1) kaip atvirkštinė (V2), V1 = V2. Jei slėgis ir temperatūra yra pastovios, tada šios sistemos pusiausvyra gali trukti neribotą laiką.

Kiekybiškai aprašyta cheminė pusiausvyra.pusiausvyros konstanta, kuri yra lygi tiesioginių (K1) ir atvirkštinių (K2) reakcijų konstantoms. Galite ją apskaičiuoti pagal formulę: K = K1 / K2. Koncentracijos pusiausvyros vertės priklausys nuo reagentų sudėties ir temperatūros.
Cheminės pusiausvyros pasikeitimas vyksta ikiLe Chatelierio principas, kuris skamba taip: "Jei į sistemą, esančią pusiausvyroje, veikia išoriniai veiksniai, tada pusiausvyra sulaužyta ir pasislinkta priešinga šio pokyčio link."

Apsvarstykite cheminė pusiausvyra ir jo perkėlimo sąlygos, naudojant amoniako molekulės susidarymo pavyzdį: N2 + 3H2 2NH3 + Q.

Atsižvelgiant į šios reakcijos lygtį, mes nustatome:

1. tiesioginė reakcija yra junginio reakcija, nes iš 2 paprastų medžiagų, susidaro 1 kompleksas (amoniakas), o atvirkštinis - skilimas;

2. tiesioginė reakcija vyksta formuojant šilumą, taigi ji egzoterminė, todėl atvirkštinė dalis yra endoterminė ir eina su šilumos absorbcija.

Dabar mes atsižvelgsime į šią lygtį tam tikrų parametrų modifikavimui:

1. Koncentracijos pokytis.Jei padidinsime pradinių medžiagų koncentraciją - azotą ir vandenilį ir sumažinsime amoniako kiekį, pusiausvyra pereis į dešinę, kad sudarytų NH3. Jei reikia perkelti jį į kairę, padidinkite amoniako koncentraciją.

2. Повышение температуры передвинет равновесие в reakcijos, kurioje šiluma absorbuojama, pusė ir nuleidžiama. Todėl, jei amoniako sintezės metu padidiname temperatūrą, pusiausvyra pereis prie pradinių produktų, t.y. į kairę ir žemesnėje temperatūroje - į dešinę, link reakcijos produkto.

3. Jei padidinsite slėgį, balansas judėskryptimi, kur dujinių medžiagų kiekis yra mažesnis, ir mažėjantis slėgis - ta kryptimi, kurioje dujų kiekis didėja. Sintetinant NH3 iš 4 molių N2 ir 3H2, gaunamas 2 NH3. Todėl, jei padidinsite slėgį, pusiausvyra pereis į dešinę, į NH3 formavimąsi. Jei slėgis sumažėja, pusiausvyra pereis prie pradinių produktų.

   

Darome išvadą, kad cheminė pusiausvyra gali būti sutrikdyta, jei ji padidėja arba sumažėja:

1. temperatūra;

2. spaudimas;

3. medžiagų koncentracija.

Pridedant katalizatorių prie bet kokios reakcijos, balansas nesikeičia; cheminė pusiausvyra nėra sutrikdyta.