A kémiai folyamatok leírására használt egyik osztályozás szerint kétféle ellentétes reakció létezik: reverzibilis és
visszafordíthatatlan. A reverzibilis reakció nem megy végbe, azaz. a bekerülő anyagok egyike sem fogyasztódik el teljesen, és nem változtatja meg a koncentrációt. Egy ilyen folyamat egyensúly vagy kémiai egyensúly létrejöttével ér véget, amelyet ⇌ jelöl. A közvetlen és fordított reakciók azonban megállás nélkül folytatódnak, így az egyensúlyt dinamikusnak vagy mozgékonynak nevezik. A kémiai egyensúly kialakulása azt jelzi, hogy az előre irányuló reakció ugyanolyan sebességgel megy végbe (V1), mint a fordított (V2), V1 \u003d V2. Ha a nyomás és a hőmérséklet állandó, akkor ebben a rendszerben az egyensúly korlátlan ideig tarthat.
Kvantitatív értelemben a kémiai egyensúlyt az egyensúlyi állandó írja le, amely megegyezik a közvetlen (K1) és a fordított (K2) reakciók állandóinak arányával. Kiszámítható a következő képlettel: K=K1/K2. Az egyensúlyi állandó mutatói a reaktánsok összetételétől és ahőmérséklet.
A kémiai egyensúly eltolódása Le Chatelier elve szerint történik, ami így hangzik: "Ha külső tényezők hatnak egy egyensúlyban lévő rendszerre, akkor az egyensúly megbomlik, és az ellenkező irányba tolódik el. ez a változás."
Vizsgáljuk meg a kémiai egyensúlyt és eltolódásának feltételeit egy ammónia molekula képződésének példáján: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
A reakció egyenletét figyelembe véve megállapítjuk:
- a közvetlen reakció összetett reakció, mert 2 egyszerű anyagból 1 komplex (ammónia) képződik, és fordítva - bomlás;
- a közvetlen reakció hőképződéssel megy végbe, ezért exoterm, ezért a fordítottja endoterm és hőfelvétellel megy végbe.
Most fontolja meg ezt az egyenletet bizonyos paraméterek módosítása mellett:
-
Változás a koncentrációban. Ha növeljük a kiindulási anyagok - nitrogén és hidrogén - koncentrációját, és csökkentjük az ammónia mennyiségét, akkor az egyensúly jobbra tolódik, NH3 keletkezik. Ha balra kell mozgatnia, növelje az ammónia koncentrációját.
- A hőmérséklet növekedése az egyensúlyt egy olyan reakció felé mozdítja el, amelyben a hő elnyelődik, és amikor lecsökken, felszabadul. Ezért, ha az ammónia szintézise során a hőmérsékletet emeljük, akkor az egyensúly a kiindulási termékek felé tolódik el, pl. balra, és a hőmérséklet csökkenésével - jobbra, a reakciótermék felé
-
Ha növelinyomás, akkor az egyensúly arra az oldalra tolódik el, ahol a gáznemű anyagok mennyisége kisebb, a nyomás csökkenésével pedig arra az oldalra, ahol a gázok mennyisége nő. Az NH3 szintézise során 4 mol nitrogénből és 3H2-ből 2 NH3 keletkezik. Ezért ha a nyomást növeljük, akkor az egyensúly jobbra mozdul el, az NH3 képződése felé. Ha a nyomást csökkentjük, akkor az egyensúly az eredeti termékek felé tolódik el.
kémiai egyensúly és elmozdulásának feltételei
Arra a következtetésre jutottunk, hogy a kémiai egyensúly megzavarható növeléssel vagy csökkentésével:
- hőmérséklet;
- nyomás;
- anyagok koncentrációja.
Ha bármely reakcióba katalizátort viszünk be, az egyensúly nem változik, pl. a kémiai egyensúly nem bomlik.
