Більшість хімічних реакцій оборотні, тобто протікають одночасно у протилежних напрямках. У тих випадках, коли пряма та зворотна реакція йдуть з однаковою швидкістю, настає хімічна рівновага.

При настанні хімічної рівноваги число молекул речовин, що становлять систему, перестає змінюватися і залишається постійним у часі за постійних зовнішніх умов.

Стан системи, у якому швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції, називається хімічною рівновагою.

Наприклад, рівновага реакції H 2 (г) + I 2 (г) ⇆ 2HI (г) настає тоді, коли в одиницю часу утворюється по прямій реакції рівно стільки ж молекул йодоводороду, скільки їх розпадається по зворотній реакції на йод і водень.

Здатність реакції протікати у протилежних напрямках називається кінетичною оборотністю.

У рівнянні реакції оборотність позначається двома протилежними стрілками (⇆) замість знака рівності між лівою та правою частинами хімічного рівняння.

Хімічна рівновагає динамічним (рухомим). При зміні зовнішніх умоврівновага зсувається і повертається у вихідний стан, якщо зовнішні умови набувають постійних значень. Вплив на хімічну рівновагу зовнішніх факторів викликає його усунення.

Положення хімічної рівноваги залежить від наступних параметрів реакції:

Температури;

Тиск;

Концентрація.

Вплив, який надають ці фактори на хімічну реакцію, підпорядковується закономірності, яка була висловлена ​​в загальному вигляді 1884 року французьким ученим Ле-Шательє (Рис. 1).

Мал. 1. Анрі Луї Ле Шательє

Сучасне формулювання принципу Ле-Шательє

Якщо систему, що у рівновазі, виявляється зовнішній впливто рівновага зміщується в той бік, яка послаблює дану дію.

1. Вплив температури

У кожній оборотній реакції один із напрямків відповідає екзотермічному процесу, а інший - ендотермічному.

Приклад: промислове виробництвоаміаку. Мал. 2.

Мал. 2. Установка для виробництва аміаку

Реакція синтезу аміаку:

N 2 + 3H 2 ⇆ 2NH 3 + Q

Пряма реакція – екзотермічна, а зворотна реакція – ендотермічна.

Вплив зміни температури положення хімічного рівноваги підпорядковується наступним правилам.

У разі підвищення температури хімічна рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції, при зниженні температури - у бік екзотермічної реакції.

Щоб усунути рівновагу у бік отримання аміаку, температуру потрібно знизити.

2. Вплив тиску

У всіх реакціях за участю газоподібних речовин, що супроводжуються зміною обсягу за рахунок зміни кількості речовини при переході від вихідних речовин до продуктів, положення рівноваги впливає тиск в системі.

Вплив тиску положення рівноваги підпорядковується наступним правилам.

При підвищенні тиску рівновага зсувається у напрямку утворення речовин (початкових або продуктів) з меншим обсягом; при зниженні тиску рівновага зрушується у бік освіти речовин із великим обсягом.

У реакції синтезу аміаку у разі підвищення тиску рівновагу зміщується у бік утворення аміаку, оскільки реакція йде із зменшенням обсягу.

3. Вплив концентрації

Вплив концентрації стан рівноваги підпорядковується наступним правилам.

У разі підвищення концентрації однієї з вихідних речовин рівновагу зрушується у бік освіти продуктів реакції; у разі підвищення концентрації однієї з продуктів реакції рівновагу зрушується у бік освіти вихідних речовин.

В реакції одержання аміаку, щоб змістити рівновагу у бік одержання аміаку, необхідно підвищити концентрацію водню та азоту.

Підбиття підсумку уроку

На уроці ви дізналися про поняття «хімічна рівновага» та способи його зміщення, які умови впливають на усунення хімічної рівноваги та як діє «принцип Ле Шательє».

Список літератури

1. Новошинський І.І., Новошинська Н.С. Хімія. Підручник для 10 класу загальнообр. учред. Профільний рівень. - М.: ТОВ "ТІД" Російське слово- РС», 2008. (§§ 24, 25)
2. Кузнєцова Н.Є., Литвинова Т.М., Льовкін О.М. Хімія: 11 клас: Підручник для учнів. учред. (профільний рівень): у 2-х ч. Ч.2. М: Вентана-Граф, 2008. (§ 24)
3. Рудзітіс Г.Є. Хімія. Основи загальної хімії. 11 клас: навч. для загальнообр. уч.: базовий рівень/Г.Є. Рудзітіс, Ф.Г. Фельдман. - М: Просвітництво, ВАТ «Московські підручники», 2010. (§ 13)
4. Радецький А.М. Хімія. Дидактичний матеріал. 10-11 класи. - М: Просвітництво, 2011. (с. 96-98)
5. Хомченко І.Д. Збірник завдань та вправ з хімії для середньої школи. - М: РІА « Нова хвиля»: Видавець Умеренків, 2008. (с. 65-68)

1. Hemi.nsu.ru ().
2. Alhimikov.net ().
3. Prosto-o-slognom.ru ().

Домашнє завдання

1. с. 65-66 №№ 12.10-12.17 із Збірника завдань та вправ з хімії для середньої школи (Хомченко І.Д.), 2008.
2. У якому разі зміна тиску не спричинить зміщення хімічної рівноваги в реакціях за участю газоподібних речовин?
3. Чому каталізатор не сприяє зміщенню хімічної рівноваги?

Теми кодифікатора: оборотні та незворотні реакції. Хімічна рівновага. Зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників.

По можливості перебігу зворотної реакції хімічні реакції ділять на оборотні та незворотні.

Оборотні хімічні реакції - Це реакції, продукти яких за цих умов можуть взаємодіяти один з одним.

Необоротні реакції - Це реакції, продукти яких за цих умов взаємодіяти один з одним не можуть.

Докладніше про класифікацію хімічних реакційможна прочитати.

Імовірність взаємодії товарів залежить від умов проведення процесу.

Так, якщо система відкрита, тобто. обмінюється з довкіллямі речовиною, і енергією, то хімічні реакції, у яких, наприклад, утворюються гази, будуть необоротними. Наприклад , при прожарюванні твердого гідрокарбонату натрію:

2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

виділятиметься газоподібний вуглекислий газі випаровуватися із зони проведення реакції. Отже, така реакція буде незворотнійза даних умов. Якщо ж розглянути замкнуту систему , яка не можеобмінюватися речовиною з навколишнім середовищем (наприклад, закритий ящик, в якому відбувається реакція), то вуглекислий газ не зможе полетіти із зони проведення реакції, і буде взаємодіяти з водою та карбонатом натрію, то реакція буде оборотною за даних умов:

2NaHCO 3 ⇔ Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

Розглянемо оборотні реакції. Нехай оборотна реакція протікає за схемою:

aA + bB = cC + dD

Швидкість прямої реакції згідно із законом діючих мас визначається виразом: v 1 =k 1 ·C A a ·C B b швидкість зворотної реакції: v 2 =k 2 ·C З ·C D d . Якщо початковий момент реакції в системі немає речовин C і D, то стикаються і взаємодіють переважно частинки A і B, і йде переважно пряма реакція. Поступово концентрація частинок C і D також почне підвищуватися, отже швидкість зворотної реакції зростатиме. В якийсь момент швидкість прямої реакції дорівнюватиме швидкості зворотної реакції. Цей стан і називають хімічною рівновагою .

Таким чином, хімічна рівновага - Це такий стан системи, при якому швидкості прямої та зворотної реакції рівні .

Т.к. швидкості прямо і зворотної реакції рівні, швидкість утворення речовин дорівнює швидкості їх витрати, та поточні концентрації речовин не змінюються . Такі концентрації називають рівноважними .

Зверніть увагу при рівновазі йде і пряма, і зворотна реакціятобто реагенти взаємодіють один з одним, але і продукти взаємодіють з такою ж швидкістю. При цьому зовнішні фактори можуть впливати та зміщуватихімічна рівновага у той чи інший бік. Тому хімічну рівновагу називають рухомою, або динамічною.

Дослідження у сфері рухомого рівноваги почалися ще ХІХ столітті. У працях Анрі Ле-Шательє було закладено основи теорії, які пізніше узагальнив учений Карл Браун. Принцип рухомої рівноваги, або принцип Ле-Шательє-Брауна, каже:

Якщо систему, що у стані рівноваги, впливати зовнішнім фактором, який змінює будь-яку з умов рівноваги, то системі посилюються процеси, створені задля компенсацію зовнішнього впливу.

Іншими словами: при зовнішньому впливі на систему рівновага зміститься так, щоб компенсувати цей зовнішній вплив.

Цей принцип, що дуже важливо, працює для будь-яких рівноважних явищ (не лише хімічних реакцій). Однак ми зараз розглянемо його стосовно хімічних взаємодій. У разі хімічних реакцій зовнішній вплив призводить до зміни рівноважних концентрацій речовин.

На хімічні реакції у стані рівноваги можуть впливати три основні фактори – температура, тиск та концентрації реагентів чи продуктів.

1. Як відомо, хімічні реакції супроводжуються тепловим ефектом. Якщо пряма реакція йде із виділенням теплоти (екзотермічна, чи +Q), то зворотна — із поглинанням теплоти (ендотермічна, чи -Q), і навпаки. Якщо підвищувати температуру в системі рівновага зміститься так, щоб це підвищення компенсувати. Логічно, що за екзотермічної реакції підвищення температури компенсувати не вийде. Отже, у разі підвищення температури рівновагу у системі зміщується у бік поглинання теплоти, тобто. у бік ендотермічних реакцій (-Q); при зниженні температури - у бік екзотермічної реакції (+Q).

2. У разі рівноважних реакцій, коли хоча б одна з речовин знаходиться в газовій фазі, на рівновагу також суттєво впливає зміна тискув системі. При підвищенні тиску хімічна система намагається компенсувати цей вплив і збільшує швидкість реакції, в якій кількість газоподібних речовин зменшується. При зниженні тиску система підвищує швидкість реакції, у якій утворюється більше молекул газоподібних речовин. Таким чином: зі збільшенням тиску рівновага зміщується у бік зменшення числа молекул газів, при зменшенні тиску — у бік збільшення числа молекул газів.

Зверніть увагу! На системи, де кількість молекул газів-реагентів і продуктів однакова, тиск не впливає! Також зміна тиску мало впливає рівновагу в розчинах, тобто. на реакції, де газів немає.

3. Також на рівновагу у хімічних системах впливає зміна концентраціїреагуючих речовин та продуктів. При підвищенні концентрації реагентів система намагається їх витратити і збільшує швидкість прямої реакції. При зниженні концентрації реагентів система намагається їх напрацювати і збільшується швидкість зворотної реакції. При підвищенні концентрації продуктів система намагається їх витратити, і збільшує швидкість зворотної реакції. При зниженні концентрації продуктів хімічна система збільшує швидкість освіти, тобто. швидкість прямої реакції.

Якщо в хімічної системи збільшується швидкість прямої реакції праворуч , у бік утворення продуктів і витрати реагентів . Якщо збільшується швидкість зворотної реакції, ми говоримо, що рівновага змістилася вліво , у бік витрачання продуктів і збільшення концентрації реагентів .

Наприклад, у реакції синтезу аміаку:

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 + Q

підвищення тиску призводить до збільшення швидкості реакції, у якій утворюється менше молекул газів, тобто. прямий реакції (число молекул газів-реагентів дорівнює 4, число молекул газів у продуктах дорівнює 2). При підвищенні тиску рівновага зміщується праворуч, у бік продуктів. При підвищення температурирівновага зміститься у бік ендотермічної реакції, тобто. ліворуч, у бік реагентів. Збільшення концентрації азоту чи водню змістить рівновагу у бік їх витрати, тобто. праворуч, у бік продуктів.

Каталізатор не впливає рівновагу, т.к. прискорює і пряму, і зворотну реакцію.

Під рівновагою зазвичай розуміють особливий стан системи або тіла, коли всі впливи на неї компенсують один одного. Або відсутні зовсім. У хімії ж застосовують поняття рівноваги до реакцій, що відбуваються між різними речовинами, А точніше, до умов їхнього протікання.

Поняття рівноваги

Хімічні реакції мають безліч класифікацій за різними ознаками, але, говорячи про хімічну рівновагу, що таке оборотні та незворотні реакції слід згадати.

Якщо результаті реакції утворюються продукти, які взаємодіють друг з одним, говорять про незворотних реакціях, тобто вони йдуть лише у напрямі. Зазвичай у них одним із продуктів є газоподібне, мало дисоціююче або нерозчинне з'єднання. Наприклад:

Pb(NO 3) 2 + 2ΗCl<―>PbCl 2 ↓ + 2HNO 3

Na 2 CO 3 + 2ΗCl<―>2NaCl + CO 2 + Η 2 O

NaOΗ + ΗCl<―>NaCl + Η 2 O

Продукти оборотних реакцій здатні взаємодіяти один з одним, утворюючи при цьому вихідні речовини, тобто одночасно відбуваються дві протилежні реакції. Якщо в якийсь момент часу за певних умов швидкість прямої реакції дорівнюватиме швидкості зворотної, то встановлюється хімічна рівновага.

Слід згадати, що така рівновага характеризується як динамічна. Іншими словами, обидві реакції продовжуються, але значення концентрацій усіх її учасників залишаються незмінними і називаються рівноважними.

Математично цей стан виражають із використанням константи рівноваги (Кр). Нехай відбувається взаємодія речовин, що описується рівнянням аΑ + bB<―>сЗ + dD. Для протилежних реакцій можна записати формули розрахунку їх швидкостей через закон мас. Оскільки в стані рівноваги швидкості ці будуть рівні, можна висловити відношення констант швидкостей двох протилежних реакцій. Ось воно і чисельно дорівнюватиме константі рівноваги.

Значення К р допомагає визначити повноту реакцій, що протікають. Якщо До р<1, то реакция в прямом направлении почти не протекает. Если К р >1, то рівновага зрушена до продуктів.

Види рівноваги

Хімічне рівновагу буває істинним, здається і хибним. Для істинної рівновагиспостерігаються ознаки:

• Якщо відсутня зовнішня дія, то вона незмінна у часі.
• Якщо зовнішні дії змінюються (це стосується температури, тиску та ін.), то стан системи також змінюється. Але варто лише повернути вихідні значення умов, рівновага відразу відновлюється.
• Стану істинної рівноваги можна досягти як з боку продуктів хімічної реакції, і від вихідних речовин.

Якщо не виконується хоча б одна з цих умов, то кажуть, що така рівновага є уявним (метастабільним).Якщо стан системи починає змінюватися незворотно при зміні зовнішніх умов, то таку рівновагу називають хибним (або загальмованим).Прикладом останнього є реакція заліза із киснем.

Поняття рівноваги дещо відрізняється з поглядів термодинаміки та кінетики. Під термодинамічною рівновагоюрозуміється мінімальне значенняенергії Гіббса для конкретної системи Справжня рівновага характеризується ΔG = 0. А про стан, для якого швидкості прямої та зворотної реакцій зрівняні, тобто v 1 = v 2 , кажуть, що така рівновага - кінетичне.

Принцип Ле-Шательє

Дослідженням закономірностей усунення рівноваги займався Анрі Ле-Шательє в 19 столітті, проте узагальнив усі ці праці та сформулював принцип рухливої ​​рівноваги пізніше Карл Браун:

якщо на рівноважну систему, подіяти ззовні, то рівновага зміщуватиметься у напрямку зменшення виробленого впливу

Іншими словами, якщо на рівноважну систему виявляється якийсь вплив, вона прагне змінитися таким чином, щоб цей вплив був мінімальним.

Зміщення рівноваги

Наслідки з принципу Ле-Шательє розглянемо з прикладу рівняння реакції:

N 2 + 3Η 2<―>2NΗ 3 + Q.

Якщо збільшити температуру, то зміститься рівновага у бік ендотермічної реакції. У даному прикладітеплота виділяється, отже пряма реакція – екзотермічна, а рівновага зміститься до вихідних речовин.

Якщо збільшити тиск, це призведе до зміщення рівноваги до менших обсягів газоподібних речовин. У наведеному прикладі є 4 моля газоподібних вихідних речовин і 2 моля газоподібних продуктів, отже рівновага зрушиться до продуктів реакції.

Якщо збільшити концентрацію вихідної речовини, то рівновага зміститься у напрямі прямої реакції та навпаки. Таким чином, якщо збільшити концентрації N 2 або 2 , то рівновага зміститься в прямому напрямку, а якщо аміаку - у зворотному.

Хімічні реакції бувають оборотні та незворотні.

тобто. якщо деяка реакція A + B = C + D необоротна, це означає, що зворотна реакція C + D = A + B не протікає.

тобто, наприклад, якщо якась реакція A + B = C + D оборотна, це означає, що одночасно протікає як реакція A + B → C + D (пряма), так і реакція С + D → A + B (зворотна ).

Власне, т.к. протікають як пряма, і зворотна реакції, реагентами (вихідними речовинами) у разі оборотних реакцій може бути названі як речовини лівої частини рівняння, і речовини правої частини рівняння. Те саме стосується і продуктів.

Для будь-якої оборотної реакції можлива ситуація, коли швидкість прямої та зворотної реакцій рівні. Такий стан називають станом рівноваги.

У стані рівноваги концентрації як усіх реагентів, і всіх продуктів незмінні. Концентрації продуктів та реагентів у стані рівноваги називають рівноважними концентраціями.

Зміщення хімічної рівноваги під впливом різних факторів

Внаслідок таких зовнішніх впливів на систему, як зміна температури, тиску або концентрації вихідних речовин або продуктів, рівновага системи може бути порушена. Однак після припинення цієї зовнішньої дії система через деякий час перейде в новий стан рівноваги. Такий перехід системи з одного рівноважного стану до іншого рівноважного стану називають зміщенням (зсувом) хімічної рівноваги .

Для того щоб вміти визначати, яким чином зсувається хімічна рівновага при тому чи іншому типі впливу, зручно користуватися принципом Ле Шательє:

Якщо систему в стані рівноваги надати якесь зовнішнє вплив, то напрям зміщення хімічного рівноваги збігатися з напрямом реакції, яка послаблює ефект від наданого впливу.

Вплив температури на стан рівноваги

При зміні температури рівновага будь-якої хімічної реакції зміщується. Це пов'язано з тим, що будь-яка реакція має тепловий ефект. При цьому теплові ефектипрямої та зворотної реакції завжди прямо протилежні. Тобто. якщо пряма реакція є екзотермічною і протікає з тепловим ефектом, що дорівнює +Q, то зворотна реакція завжди ендотермічна і має тепловий ефект, що дорівнює –Q.

Таким чином, відповідно до принципу Ле Шательє, якщо ми підвищимо температуру деякої системи, яка перебуває у стані рівноваги, то рівновага зміститься у бік тієї реакції, при перебігу якої температура знижується, тобто. у бік ендотермічної реакції. І аналогічно, у разі, якщо ми знизимо температуру системи в стані рівноваги, рівновага зміститься у бік тієї реакції, в результаті якої температура буде підвищуватися, тобто. у бік екзотермічної реакції.

Наприклад, розглянемо наступну оборотну реакцію та вкажемо, куди зміститься її рівновага при зниженні температури:

Як очевидно з рівняння вище, пряма реакція є екзотермічної, тобто. внаслідок її перебігу виділяється тепло. Отже, зворотна реакція буде ендотермічною, тобто протікає із поглинанням тепла. За умовою температуру знижують, отже, усунення рівноваги відбуватиметься праворуч, тобто. у бік прямої реакції.

Вплив концентрації на хімічну рівновагу

Підвищення концентрації реагентів відповідно до принципу Ле Шательє має призводити до зміщення рівноваги у бік реакції, у результаті якої реагенти витрачаються, тобто. у бік прямої реакції.

І навпаки, якщо концентрацію реагентів знижують, то рівновага зміщуватиметься убік тієї реакції, у результаті реагенти утворюються, тобто. бік зворотної реакції (←).

Аналогічним чином впливає зміна концентрації продуктів реакції. Якщо підвищити концентрацію продуктів, рівновага зміщуватиметься у бік тієї реакції, у яких продукти витрачаються, тобто. у бік зворотної реакції (←). Якщо ж концентрацію продуктів, навпаки, знизити, то рівновага зміститься у бік прямої реакції (→), щоб концентрація продуктів зросла.

Вплив тиску на хімічну рівновагу

На відміну від температури та концентрації, зміна тиску впливає на стан рівноваги не кожної реакції. Для того щоб зміна тиску призводила до зміщення хімічної рівноваги, суми коефіцієнтів перед газоподібними речовинами в лівій та правій частинах рівняння повинні бути різними.

Тобто. із двох реакцій:

Зміна тиску здатна вплинути на стан рівноваги тільки у разі другої реакції. Оскільки сума коефіцієнтів перед формулами газоподібних речовин у разі першого рівняння зліва та справа однакова (рівна 2), а у разі другого рівняння – різна (4 зліва та 2 справа).

Звідси, зокрема, випливає, що якщо серед реагентів і продуктів відсутні газоподібні речовини, то зміна тиску ніяк не вплине на поточний стан рівноваги. Наприклад, тиск ніяк не вплине на стан рівноваги реакції:

Якщо ж ліворуч і праворуч кількість газоподібних речовин різниться, то підвищення тиску буде призводити до зміщення рівноваги у бік тієї реакції, при протіканні якої обсяг газів зменшується, а зниження тиску – у бік тієї реакції, в результаті якої обсяг газів збільшується.

Вплив каталізатора на хімічну рівновагу

Оскільки каталізатор однаково прискорює як пряму, і зворотну реакції, його наявність чи відсутність ніяк не впливаєстан рівноваги.

Єдине, на що може вплинути каталізатор, — це швидкість переходу системи з нерівноважного стану в рівноважний.

Вплив всіх зазначених вище чинників на хімічну рівновагу зведено нижче таблицю-шпаргалку, яку спочатку можна підглядати і під час завдань на рівноваги . Однак користуватися на іспиті їй не буде можливості, тому після розбору кількох прикладів з її допомогою її слід вивчити і тренуватися вирішувати завдання на рівноваги, вже не підглядаючи в неї:

Позначення: T - Температура, p - Тиск, з – концентрація, – підвищення, ↓ – зниження

Каталізатор

T	Т - рівновага зміщується у бік ендотермічної реакції
	↓Т - рівновага зміщується у бік екзотермічної реакції
p	p — рівновага зміщується у бік реакції з меншою сумою коефіцієнтів перед газоподібними речовинами
	↓p — рівновага зміщується у бік реакції з більшою сумою коефіцієнтів перед газоподібними речовинами
c	c (реагенту) – рівновага зміщується у бік прямої реакції (вправо)
	↓c (реагенту) – рівновага зміщується у бік зворотної реакції (ліворуч)
	c (продукту) – рівновага зміщується у бік зворотної реакції (ліворуч)
	↓c (продукту) – рівновага зміщується у бік прямої реакції (вправо)
На рівновагу не впливає!

1. Серед усіх відомих реакцій розрізняють реакції оборотні та незворотні. При вивченні реакцій іонного обміну було перераховано умови, у яких вони протікають остаточно. ().

Відомі такі реакції, які за цих умов остаточно не йдуть. Так, наприклад, при розчиненні у воді сірчистого газу відбувається реакція: SO 2 +H 2 O→ H 2 SO 3 . Але виявляється, що у водному розчині може утворитися лише певна кількість сірчистої кислоти. Це тим, що сірчиста кислота неміцна, і відбувається зворотна реакція, тобто. розкладання на оксид сірки та воду. Отже, дана реакція не йде до кінця тому, що одночасно відбувається дві реакції. пряма(між оксидом сірки та водою) та зворотна(Розкладання сірчистої кислоти). SO 2 +H 2 O↔ H 2 SO 3 .

Хімічні реакції, що протікають за цих умов у взаємно протилежних напрямках, називаються оборотними.

2. Оскільки швидкість хімічних реакцій залежить від концентрації речовин, що реагують, то спочатку швидкість прямої реакції( υ пр) повинна бути максимальною, а швидкість зворотної реакції ( υ обр) дорівнює нулю. Концентрація реагуючих речовин з часом зменшується, а концентрація продуктів реакції збільшується. Тому швидкість прямої реакції зменшується, а швидкість зворотної реакції збільшується. У певний момент часу швидкість прямої та зворотної реакцій стають рівними:

У всіх оборотних реакціях швидкість прямої реакції зменшується, швидкість зворотної реакції зростає доти, поки обидві швидкості не стануть рівними і не встановиться стан рівноваги:

υ пр =υ обр

Стан системи, у якому швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції, називають хімічною рівновагою.

У стані хімічної рівноваги кількісне співвідношення між речовинами, що реагують, і продуктами реакції залишається постійним: скільки молекул продукту реакції в одиницю часу утворюється, стільки їх і розкладається. Однак стан хімічної рівноваги зберігається доти, доки залишаються незмінними умови реакції: концентрація, температура та тиск.

Кількісно стан хімічної рівноваги описується законом чинних мас.

При рівновазі відношення твору концентрацій продуктів реакції (у ступенях їх коефіцієнтів) до твору концентрацій реагентів (теж у ступенях їх коефіцієнтів) є величина постійна, яка не залежить від вихідних концентрацій речовин реакційної суміші.

Ця постійна величина називається константою рівноваги - k

Так для реакції: N 2 (Г) + 3 H 2 (Г) ↔ 2 NH 3 (Г) + 92,4 кДжконстанта рівноваги виражається так:

υ 1 =υ 2

υ 1 (Прямої реакції) = k 1 [ N 2 ][ H 2 ] 3 , де– рівноважні молярні концентрації = моль/л

υ 2 (Зворотної реакції) = k 2 [ NH 3 ] 2

k 1 [ N 2 ][ H 2 ] 3 = k 2 [ NH 3 ] 2

K p = k 1 / k 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3 – константа рівноваги.

Хімічна рівновага залежить – від концентрації, тиску, температури.

Принципвизначає напрям змішування рівноваги:

Якщо систему, що у рівновазі надали зовнішнє вплив, то рівновага у системі зміститься у бік зворотну цьому впливу.

1) Вплив концентрації – якщо збільшити концентрацію вихідних речовин, то рівновага зміщується у бік утворення продуктів реакції.

Наприклад,K p = k 1 / k 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3

При додаванні в реакційну суміш, наприклад азоту, тобто. зростає концентрація реагенту, знаменник у вираженні для До збільшується, але оскільки К – константа, то виконання цієї умови має збільшитися і чисельник. Таким чином, реакційної суміші зростає кількість продукту реакції. У разі говорять про зміщення хімічного рівноваги вправо, у бік продукту.

Отже, збільшення концентрації реагентів (рідких чи газоподібних) зміщує у бік продуктів, тобто. у бік прямої реакції. Збільшення концентрації продуктів (рідких чи газоподібних) зміщує рівновагу у бік реагентів, тобто. у бік зворотної реакції.

Зміна маси твердої речовинине змінює положення рівноваги.

2) Вплив температури - Збільшення температури зміщує рівновагу в бік ендотермічної реакції.

а)N 2 (Г) + 3H 2 (Г) ↔ 2NH 3 (Г) + 92,4 кДж (екзотермічна – виділення тепла)

При підвищенні температури рівновага зміститься у бік реакції розкладання аміаку (←)

б)N 2 (Г) +O 2 (Г) ↔ 2NO(Г) - 180,8 кДж (ендотермічна -поглинання тепла)

При підвищенні температури рівновага зміститься у бік реакції освіти NO (→)

3) Вплив тиску (тільки для газоподібних речовин) – при збільшенні тиску, рівновага зміщується у бік утворенняя речовин, що займають меншийб'єм.

N 2 (Г) + 3H 2 (Г) ↔ 2NH 3 (Г)

1 V - N 2

3 V - H 2

2 V – NH 3

При підвищенні тиску ( P): до реакції4 V газоподібних речовин → після реакції2 Vгазоподібних речовин, отже, рівновага зміщується вправо ( → )

При збільшенні тиску, наприклад, у 2 рази, обсяг газів зменшується в таку ж кількість разів, а отже, концентрації всіх газоподібних речовин зростуть у 2 рази. K p = k 1 / k 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3

У цьому випадку чисельник виразу для К збільшиться на 4 рази, а знаменник у 16 разів, тобто. рівність порушиться. Для його відновлення мають зрости концентрація аміакута зменшитися концентрації азотуіводороду. Рівнавага зміститься праворуч.

Отже, у разі підвищення тиску рівновагу зміщується у бік зменшення обсягу, при зниженні тиску – убік збільшення обсягу.

Зміна тиску мало позначається обсягу твердих і рідких речовин, тобто. не змінює їхню концентрацію. Отже, рівновага реакцій, у яких гази не беруть участь, практично не залежить від тиску.

! Протягом хімічної реакції впливають речовини. каталізатори.Але при використанні каталізатора знижується енергія активації як прямої, так і зворотної реакції на ту саму величину і тому рівновага не зміщується.

Розв'яжіть завдання:

№1. Вихідні концентрації СО та O 2 у оборотній реакції

2CO(г) + O 2 (г)↔ 2 CO 2 (г)

Рівні відповідно 6 та 4 моль/л. Обчисліть константу рівноваги, якщо концентрація CO 2 у момент рівноваги дорівнює 2 моль/л.

№2. Реакція протікає за рівнянням

2SO 2 (г) + O 2 (г) = 2SO 3 (г) + Q

Вкажіть, куди зміститься рівновага, якщо

а) збільшити тиск

б) підвищити температуру

в) збільшити концентрацію кисню

г) запровадження каталізатора?