Равновесие химическое. Смещение химического равновесия.
Равновесие химическое. Смещение химического равновесия.
Комментарии преподавателя
Большинство химических реакций обратимы, т. е. протекают одновременно в противоположных направлениях. В тех случаях, когда прямая и обратная реакция идут с одинаковой скоростью, наступает химическое равновесие.
При наступлении химического равновесия число молекул веществ, составляющих систему, перестает меняться и остается постоянным во времени при неизменных внешних условиях.
Состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называется химическим равновесием.
Например, равновесие реакции H2(г) + I2(г)⇆ 2HI (г) наступает тогда, когда в единицу времени образуется по прямой реакции ровно столько же молекул йодоводорода, сколько их распадается по обратной реакции на йод и водород.
Способность реакции протекать в противоположных направлениях называется кинетической обратимостью.
В уравнении реакции обратимость обозначается двумя противоположными стрелками (⇆) вместо знака равенства между левой и правой частями химического уравнения.
Химическое равновесие является динамическим (подвижным). При изменении внешних условий равновесие сдвигается и возвращается в исходное состояние, если внешние условия приобретают постоянные значения. Влияние на химическое равновесие внешних факторов вызывает его смещение.
Положение химического равновесия зависит от следующих параметров реакции:
- температуры;
- давления;
- концентрации.
Влияние, которое оказывают эти факторы на химическую реакцию, подчиняется закономерности, которая была высказана в общем виде в 1884 году французским ученым Ле-Шателье (Рис. 1).
Современная формулировка принципа Ле-Шателье
Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в ту сторону, которая ослабляет данное воздействие.
1. Влияние температуры
В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое – эндотермическому.
Пример: промышленное производство аммиака. Рис. 2.
Рис. 2. Установка для производства аммиака
Реакция синтеза аммиака:
N2+ 3H2 ⇆ 2NH3+ Q
Прямая реакция – экзотермическая, а обратная реакция – эндотермическая.
Влияние изменения температуры на положение химического равновесия подчиняется следующим правилам.
При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры – в направлении экзотермической реакции.
Чтобы сместить равновесие в сторону получения аммиака, температуру нужно понизить.
2. Влияние давления
Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе.
Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам.
При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом; при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом.
В реакции синтеза аммиака при повышении давления равновесие смещается в сторону образования аммиака, потому что реакция идет с уменьшением объёма.
3. Влияние концентрации
Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам.
При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции; при повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.
В реакции получения аммиака, чтобы сместить равновесие в сторону получения аммиака, необходимо повысить концентрацию водорода и азота.
ИСТОЧНИКИ
источник видео - https://www.youtube.com/watch?v=KIu9Ya9Am24
источник презентации - http://easyen.ru/load/khimija/11_klass/khimicheskoe_ravnovesie/128-1-0-12857