Химическо равновесие: какво е да се промени

При равновесие, обикновено се разбира като специално състояние на системата или тялото, когато всички ефекти върху нея се компенсират взаимно. Или те напълно отсъстват. В химията обаче концепцията за равновесие се прилага към реакциите, които се случват между различните вещества, по-точно към условията на тяхното протичане.

Концепцията за равновесие

Химическите реакции имат много класификации на различни основания, но когато се говори за химическо равновесие, трябва да се припомни какви са обратимите и необратими реакции.

Ако реакцията произвежда продукти, които не взаимодействат помежду си, те казват необратими реакции, т.е. те отиват само в посока напред. Обикновено един от продуктите е газообразно, слабо дисоцилиращо или неразтворимо съединение. Например:

Pb (NO₃)₂ + 2Eta-CI <-> PbCl₂darr- + 2HNO₃

Na₂CO₃ + 2Eta-CI <-> 2NaCl + CO₂uarr- + Eta-₂О

NaOEta- + Н-CI <-> NaCl + Eta-₂О

Продуктите с обратими реакции са способни да взаимодействат помежду си, като по този начин образуват първоначалните вещества, т.е. едновременно има две противоположно насочени реакции. Ако в даден момент от време, при определени условия, скоростта на директната реакция е равна на обратната скорост, тогава се установява химическо равновесие.

Трябва да се отбележи, че такова равновесие се характеризира като динамично. С други думи, и двете реакции продължават, но концентрационните стойности на всички участници остават непроменени и се наричат ​​равновесие.

Математически това състояние се изразява чрез равновесната константа (Kp). Нека се случи взаимодействието на веществата, описано от уравнението aAlpha- + bB <-> cC + dD. За противоположните реакции могат да се напишат формули за изчисляване на техните скорости чрез закона на действащите маси. Тъй като в състояние на равновесие тези скорости са еднакви, можем да изразим съотношението на константите на скоростта на двете противоположни реакции. Тук то е и ще бъде числено равно на равновесната константа.

Стойността на К_R помага да се определи пълнотата на текущите реакции. Ако К_R<1, тогава реакцията в посока напред почти не тече. Ако К_R1, тогава равновесието се измества към продуктите.

Видове баланси

Химичното равновесие е вярно, привидно и невярно. за истински баланс има признаци:

• Ако няма външен ефект, то е инвариантно във времето.
• Ако се променят външните влияния (това се отнася до температурата, налягането и т.н.), тогава и състоянието на системата се променя. Но ако просто върнете първоначалните стойности на условията, балансът се възстановява незабавно.
• Състоянията на истинското равновесие могат да бъдат постигнати както от страна на продуктите на химичната реакция, така и от първоначалните вещества.

Ако поне едно от тези условия не е изпълнено, тогава се казва, че такова равновесие е явен (метастабилен). Ако състоянието на системата започне да се променя необратимо, когато външните условия се променят, тогава се нарича такова равновесие фалшив (или инхибиран). Пример за последната е реакцията на желязото с кислорода.

Концепцията за равновесие е малко по-различна от гледна точка на термодинамиката и кинетиката. под термодинамично равновесие се разбира минималната стойност на енергията на Gibbs за дадена система. Истинският баланс се характеризира Delta-G = 0. И за състоянието, за което са изравнени процентите на директни и обратни реакции, т.е.₁ = v₂, кажете, че такова равновесие - кинетична.

Принцип на Le Chatelier

Проучване на законите на равновесието смяна работили Анри Льо Шателие през 19 век, но събрани всички тези дела и формулирани принципа на мобилния равновесие по-късно Карл Браун

ако равновесната система действа отвън, тогава равновесието ще бъде изместено в посока на намаляване на получения ефект

С други думи, ако има ефект върху равновесната система, тя се стреми да промени така, че това въздействие да е минимално.

Изместване на баланса

Ние разглеждаме последствията от принципа Le Chatelier върху примера на реакционното уравнение:

N₂ + 3Eta-₂ <-> 2NEta-₃ + Q.

Ако температурата се повиши, равновесието се измества към ендотермичната реакция. В този пример се отделя топлина, така че директната реакция е екзотермична и равновесието се премества на оригиналните вещества.

Ако налягането се увеличи, това ще доведе до промяна на равновесието до по-малки количества газообразни вещества. В дадения пример има 4 мола газообразни изходни материали и 2 мола газообразни продукти, което означава, че равновесието ще се премести към реакционните продукти.

Ако концентрацията на първоначалното вещество се увеличи, тогава равновесието ще се промени в посоката на директната реакция и обратно. Така, ако N₂ или Eta-₂, тогава равновесието ще се промени в посока напред и ако амонякът - тогава обратното.