Според една от класификациите, използвани за описване на химични процеси, има два вида противоположни реакции - обратими и
необратимо. Обратимата реакция не е завършена, т.е. нито едно от постъпващите в него вещества не се изразходва напълно и не променя концентрацията. Такъв процес завършва с установяване на равновесие или химическо равновесие, което се обозначава с ⇌. Но директните и обратните реакции продължават и продължават, без да спират, така че равновесието се нарича динамично или подвижно. Началото на химическото равновесие показва, че предната реакция протича със същата скорост (V1) като обратната (V2), V1=V2. Ако налягането и температурата са постоянни, тогава равновесието в тази система може да продължи за неопределено време.
Количествено химическото равновесие се описва с равновесната константа, която е равна на съотношението на константите на директната (K1) и обратната (K2) реакция. Може да се изчисли по формулата: K=K1/K2. Показателите на равновесната константа ще зависят от състава на реагентите итемпература.
Изместването на химическото равновесие става според принципа на Льо Шателие, който звучи така: „Ако външни фактори действат върху система, която е в равновесие, тогава балансът ще бъде нарушен и изместен в посока, обратна на тази промяна."
Нека разгледаме химическото равновесие и условията за неговото изместване, като използваме примера за образуване на амонячна молекула: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Разглеждайки уравнението на тази реакция, установяваме:
- директната реакция е сложна реакция, т.к от 2 прости вещества се образува 1 комплекс (амоняк), а обратното - разлагане;
- пряката реакция протича с образуването на топлина, следователно е екзотермична, следователно, обратната е ендотермична и протича с поглъщане на топлина.
Сега разгледайте това уравнение при условие за промяна на определени параметри:
- Промяна в концентрацията. Ако увеличим концентрацията на изходните вещества - азот и водород - и намалим количеството амоняк, тогава равновесието ще се измести вдясно, за да се образува NH3. Ако трябва да го преместите наляво, увеличете концентрацията на амоняк.
- Увеличаването на температурата ще премести равновесието към реакция, при която топлината се абсорбира, а когато се понижи, тя се освобождава. Следователно, ако температурата се повиши по време на синтеза на амоняк, тогава равновесието ще се измести към изходните продукти, т.е. наляво, а при понижаване на температурата - вдясно, към реакционния продукт.
-
Ако увеличитеналягане, тогава равновесието ще се измести в страната, където количеството на газообразните вещества е по-малко, а с намаляване на налягането - към страната, където количеството газове се увеличава. При синтеза на NH3 от 4 mol N2 и 3H2 се получават 2 NH3. Следователно, ако налягането се увеличи, тогава равновесието ще се премести надясно, до образуването на NH3. Ако налягането се намали, тогава равновесието ще се измести към оригиналните продукти.
химичното равновесие и условията за неговото изместване
Заключаваме, че химическото равновесие може да бъде нарушено чрез увеличаване или намаляване:
- температура;
- налягане;
- концентрация на вещества.
Когато в някаква реакция се въведе катализатор, балансът не се променя, т.е. химическото равновесие не е нарушено.
