Химическое равновесие - основа обратимых химических реакций

Химическое равновесие - основа обратимых химических реакций
Гетерогенные равновесия

Гетерогенная система, в отличие от гомогенной, представляет собой такую физико-химическую систему, в которой существуют различающиеся между собой по физическим свойствам фазы. То есть, в ней имеются части, у которых различны агрегатные состояния и состав элементов. Одна фаза такой системы отделяется от другой границей, переход через которую вызывает качественный скачок в изменении физико-химических свойств системы (вещества).

Принцип Ле Шателье: научный прорыв 18 века

О факте существования принципа Ле Шателье многие знают со школьной скамьи. Но немногие понимают и могут объяснить, в чём именно заключается этот известный принцип.

Согласно одной из классификаций, используемых для описания химических процессов, существует два вида противоположных реакций – обратимые и химическое равновесиенеобратимые. Обратимая реакция не доходит до конца, т.е. ни одно из веществ, вступивших в нее, не расходуется полностью и не меняет концентрацию. Такой процесс заканчивается установлением баланса или химического равновесия, которое обозначают ⇌. Но прямая и обратная реакции идут и дальше, не прекращаясь, поэтому равновесие называют динамичным или подвижным. Наступившее химическое равновесие говорит о том, что прямая реакция происходит с той же скоростью (V1), что и обратная (V2), V1 = V2 . Если давление и температура будут неизменными, то равновесие в данной системе может длиться неопределенно долго.


Количественно химическое равновесие описывается константой равновесия, которая равна отношению констант прямой (K1) и обратной (K2) реакций. Рассчитать ее можно по формуле:K=K1/K2. Показатели константы равновесия будут зависеть от состава реагирующих веществ и температуры.
Смещение химического равновесия происходит по принципу Ле-Шателье, который звучит так: "Если на систему, которая находится в равновесии, воздействовать внешними факторами, то равновесие нарушится и сместится в сторону, противоположную данному изменению".смещение химического равновесия

Рассмотримхимическое равновесие и условия его смещения на примере образования молекулы аммиака: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.

Рассматривая уравнение данной реакции, устанавливаем:

  1. прямая реакция - это реакция соединения, т.к. из 2 простых веществ образуется 1 сложное (аммиак), а обратная – разложение;

  2. прямая реакция идет с образованием теплоты, поэтому она – экзотермическая, следовательно, обратная – эндотермическая и идет с поглощением теплоты.

Теперь рассмотрим данное уравнение при условии видоизменения определенных параметров:

  1. Изменение концентрации. Если увеличим концентрацию начальных веществ - азота и водорода - и уменьшим количество аммиака, то равновесие сместится вправо к образованию NH3. Если же нужно переместить его влево, увеличьте концентрацию аммиака.


  2. Повышение температуры передвинет равновесие в сторону реакции, при которой тепло поглощается, а при понижении - выделяется. Поэтому если увеличить температуру при синтезе аммиака, то равновесие сместиться в сторону исходных продуктов, т.е. влево, а при снижении температуры – вправо, в сторону к продукту реакции.

  3. Если увеличить давление, то равновесие сдвинется в сторону, где количество газообразных веществ меньше, а при уменьшении давления – в сторону, где количество газов увеличивается. При синтезе NH3 из 4 моль N2 и 3H2 получается 2 NH3. Поэтому если увеличить давление, то равновесие переместится вправо, к образованию NH3. Если же давление уменьшить, то равновесие сместится в сторону исходных продуктов.химическое равновесие и условия его смещения

Делаем вывод, что химическое равновесие можно нарушить, если повысить или снизить:

  1. температуру;

  2. давление;

  3. концентрацию веществ.

При введении катализатора в любую реакцию баланс не изменяется, т.е. химическое равновесие не нарушается.

Скорость химической реакции: условия, примеры. Факторы, влияющие на скорость химической реакции
Скорость химической реакции определяется количеством столкновений частиц реагирующих веществ. Повлиять на эту величину можно, используя различные приемы.
далее
Скорость химической реакции: условия, примеры. Факторы, влияющие на скорость химической реакции
Скорость реакции в химии: определение и ее зависимость от различных факторов
Дадим определение скорости химической реакции, а также поговорим о тех основных факторах, которые приводят к ускорению, замедлению процесса взаимодействия реагирующих веществ. Остановимся на этих факторах подробнее.
далее
Скорость реакции в химии: определение и ее зависимость от различных факторов