Обратимость химических реакций

20 Февраль 2014 →

Обратимость химических реакций.

Химическое равновесие

Театра вы знаете, что реакция может идти при благоприятном соотношении энергетического и энтропийного факторов. Ноесли эти факторы уравновешивают друг друга, состояние системы не меняется. В таких случаях говорят, что системи находится в равновесии.Химические реакции, протекающие в одном направлении, называют необритимыми.

Большинство химических реакций являются обритимыми. Эта значит, что при одних и тех же условиях протекают и прямая, и обратная реакции (особенно если речь идет о замкнутых системах).Taк как со временем концентрации веществ  уменьшается, то и скорость прямой реакции тоже уменьшается.Рано или поздно будет достигнуто состояние, при котором скорости прямой и обдотной реакций станут равными V-> = < -V.

Состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной рекции, называютхимическим равновесием.

При этом концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции остаются без изменения. Их называют равновесными концентрациями. На макроуровне кажется, что в целом ничего не изменяется. Но на самом же деле в прямой, и обратный процесс продолжают идти, но с равной скоростью. Поэтому такое равновесие в системе называют подвижным или динамическим.

Разницу в изменении концентраций веществ и скорости реакции в случае необратимой и обратимой реакций вы можете увидеть на рисунке 34.Конгтакты равновесия рассчитывают из опытных данных, определяя равновесные концентрации исходных веществ и продуктов реакции при определенной температуре.

Значение константы равновесия характеризует выход продуктов реакции, полноту ее протекания. В случае гетерогенных реакций в выражение константы равновесия входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой или жидкой фазе.

Рассмотрим разные способы смещения равновесия на примере реакции взаимодействия азота и водорода с образованием аммиака:

Влияние изменения концентрации веществПри добавлении в реакционную смесь азота N2 и водорола H2 увеличивается концентрация газов, а значит, увеличивается скорость прямой реакции. Равновесие смещается вправо, в сторону продукта реакции, то есть в сторону аммиака.

Таким образом в реакционной смеси увеличится количество продукта реакции.Увеличение же концентрации продукта реакции аммика, приведет к смещению равновесия влево, в сторону образования исходных веществ. Этот вывод можно сделать на основании аналогичных рассуждений.

Влияние изменения давленияИзменение давления оказывает влияние только на те системы, где хотя бы одно из веществ находится в газообразном состоянии. При увеличении давления уменьшается объем газон, а значит, увеличивается их концентрация.

Предположим, что давление в замкнутой системе повысили, это значит, что концентрации всех газообразных веществ  в рассматриваемой нами реакции возрастут в 2 раза.

Изменение давления практически не сказывается на объеме жидких и твердых веществ, то есть не изменяет их концентрацию. Следовательно, состояние химического равновесия реакций, в которых не участвуют газы, не зависит от давления.

Влияние изменения температурыПри повышении температуры, как вы знаете, скорости всех реакций (экзо и эндотермических) увеличиваются. Причем повышение температуры больше сказывается на скорости тех реакций, которые имеют большую энергию активации, а значит, эндотермических.

Таким образом, скорость обратной реакции (в нашем примере эндотермической) увеличится сильнее, чем скорость прямой. Равновесие сместится в сторону процесса, сопровождающегося поглощением энергии.

Направление смещения равновесия можно предсказать, пользуясь принципом Ле Шателье (1884 г.):

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие (изменяется концентрация, давление, температура), то равновесие смешается в ту сторону, которая ослабляет данное воздействие.

Сделаем выводы:• при увеличении концентрации реагирующих веществ химическое равновесие системы смещается в сторону образования продуктов реакции;

• при увеличении концентрации продуктов реакции химическое равновесие системы смещается в сторону образования исходных веществ;

• при увеличении давления химическое равновесие системы смещается в сторону той реакции, при которой объем образующихся газообразных веществ меньше;

•при повышении температуры химическое равновесие системы смещается в сторону эндотермической реакции;

• при понижении температуры — в сторону экзотермического процесса.




See also:
Для студента
Похожие записи

Комментарии закрыты.