Yhden kemiallisten prosessien kuvaamiseen käytetyn luokituksen mukaan on olemassa kahdenlaisia vastakkaisia reaktioita - palautuvia ja
peruuttamaton. Palautuva reaktio ei mene loppuun, ts. mikään siihen saapuvista aineista ei kulu kokonaan eikä muuta pitoisuutta. Tällainen prosessi päättyy tasapainon tai kemiallisen tasapainon saavuttamiseen, jota merkitään ⇌. Mutta suorat ja käänteiset reaktiot jatkuvat ja jatkuvat pysähtymättä, joten tasapainoa kutsutaan dynaamiseksi tai liikkuvaksi. Kemiallisen tasapainon alkaminen osoittaa, että eteenpäin suuntautuva reaktio tapahtuu samalla nopeudella (V1) kuin käänteinen (V2), V1 \u003d V2. Jos paine ja lämpötila ovat vakioita, tasapaino tässä järjestelmässä voi kestää loputtomasti.
Kvantitatiivisesti kemiallista tasapainoa kuvaa tasapainovakio, joka on yhtä suuri kuin suorien (K1) ja käänteisten (K2) reaktioiden vakioiden suhde. Se voidaan laskea kaavalla: K=K1/K2. Tasapainovakion indikaattorit riippuvat reagoivien aineiden koostumuksesta jalämpötila.
Kemiallisen tasapainon siirtyminen tapahtuu Le Chatelier'n periaatteen mukaan, joka kuulostaa tältä: "Jos ulkoiset tekijät vaikuttavat tasapainossa olevaan järjestelmään, tasapaino häiriintyy ja siirtyy vastakkaiseen suuntaan kuin tämä muutos."
Katsotaanpa kemiallista tasapainoa ja sen siirtymisen ehtoja ammoniakkimolekyylin muodostumisen esimerkillä: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Tämän reaktion yhtälön perusteella määritämme:
- suora reaktio on yhdistereaktio, koska 2 yksinkertaisesta aineesta muodostuu 1 kompleksi (ammoniakki) ja päinvastoin - hajoaminen;
- suora reaktio etenee lämmön muodostuessa, joten se on eksoterminen, joten käänteinen on endoterminen ja etenee lämmön absorption myötä.
Ajattele nyt tätä yhtälöä sillä ehdolla, että muutat tiettyjä parametreja:
- Muutos keskittymisessä. Jos lisäämme alkuaineiden - typen ja vedyn - pitoisuutta ja vähennämme ammoniakin määrää, tasapaino siirtyy oikealle muodostaen NH3:a. Jos sinun on siirrettävä sitä vasemmalle, lisää ammoniakin pitoisuutta.
- Lämpötilan nousu siirtää tasapainoa kohti reaktiota, jossa lämpö imeytyy, ja kun sitä lasketaan, se vapautuu. Siksi, jos lämpötilaa nostetaan ammoniakin synteesin aikana, tasapaino siirtyy kohti lähtötuotteita, ts. vasemmalle ja lämpötilan laskulla - oikealle, kohti reaktiotuotetta.
-
Jos lisäätTällöin tasapaino siirtyy sille puolelle, jossa kaasumaisten aineiden määrä on pienempi, ja paineen laskiessa - puolelle, jossa kaasujen määrä kasvaa. NH3:n synteesissä 4 mol:sta N2:ta ja 3H2:ta saadaan 2 NH3:a. Siksi, jos painetta nostetaan, tasapaino siirtyy oikealle, NH3:n muodostumiseen. Jos painetta alennetaan, tasapaino siirtyy kohti alkuperäisiä tuotteita.
kemiallinen tasapaino ja olosuhteet sen siirtymiselle
Tulemme siihen tulokseen, että kemiallista tasapainoa voidaan häiritä lisäämällä tai vähentämällä:
- lämpötila;
- paine;
- aineiden pitoisuus.
Kun johonkin reaktioon lisätään katalyyttiä, tasapaino ei muutu, ts. kemiallinen tasapaino ei häiriinny.
