Хімічнае раўнавагу - аснова зварачальных хімічных рэакцый

Паводле адной з класіфікацый, якія выкарыстоўваюцца для апісання хімічных працэсаў, існуе два віды процілеглых рэакцый - зварачальныя і незваротныя. Зваротная рэакцыя не даходзіць да канца, г.зн. ні адно з рэчываў, якія ўступілі ў яе, не выдаткоўваецца цалкам і не мяняе канцэнтрацыю. Такі працэс сканчаецца усталяваннем балансу або хімічнага раўнавагі, якое абазначаюць ⇌. Але прамая і зваротная рэакцыі ідуць і далей, не спыняючыся, таму раўнавагу называюць дынамічным або рухомым. Цішыня хімічнае раўнавагу кажа пра тое, што прамая рэакцыя адбываецца з той жа хуткасцю (V1), што і зваротная (V2), V1 = V2. Калі ціск і тэмпература будуць нязменнымі, то раўнавагу ў дадзенай сістэме можа доўжыцца няпэўна доўга.

Колькасна хімічнае раўнавагу апісваецца канстантай раўнавагі, якая роўная стаўленню канстант прамой (K1) і зваротнай (K2) рэакцый. Разлічыць яе можна па формуле: K = K1 / K2. Паказчыкі канстанты раўнавагі будуць залежаць ад складу якія рэагуюць рэчываў і тэмпературы.
Зрушэнне хімічнага раўнавагі адбываецца па прынцыпе Ле-Шателье, які гучыць так: "Калі на сістэму, якая знаходзіцца ў раўнавазе, ўздзейнічаць знешнімі фактарамі, то раўнавагу парушыцца і зрушыцца ў бок, процілеглы дадзеным змене".

разгледзім хімічнае раўнавагу і ўмовы яго зрушэння на прыкладзе адукацыі малекулы аміяку: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.

Разглядаючы раўнанне дадзенай рэакцыі, усталёўваем:

1. прамая рэакцыя - гэта рэакцыя злучэння, бо з 2 простых рэчываў утворыцца 1 складанае (аміяк), а зваротная - раскладанне;

2. прамая рэакцыя ідзе з адукацыяй цеплыні, таму яна - экзотермическая, такім чынам, зваротная - эндотермическая і ідзе з паглынаннем цеплыні.

Зараз разгледзім дадзенае раўнанне пры ўмове перайначванні пэўных параметраў:

1. Змена канцэнтрацыі. Калі павялічым канцэнтрацыю пачатковых рэчываў - азоту і вадароду - і паменшым колькасць аміяку, то раўнавагу перамесціцца направа да адукацыі NH3. Калі ж трэба перанесьці яго налева, павялічце канцэнтрацыю аміяку.

2. Павышэнне тэмпературы перасуне раўнавагу ў бок рэакцыі, пры якой цяпло паглынаецца, а пры паніжэнні - вылучаецца. Таму калі павялічыць тэмпературу пры сінтэзе аміяку, то раўнавагу зрушыцца ў бок зыходных прадуктаў, г.зн. налева, а пры зніжэнні тэмпературы - направа, у бок да прадукту рэакцыі.

3. Калі павялічыць ціск, то раўнавагу зрушыцца ў бок, дзе колькасць газападобных рэчываў менш, а пры памяншэнні ціску - у бок, дзе колькасць газаў павялічваецца. Пры сінтэзе NH3 з 4 моль N2 і 3H2 атрымліваецца 2 NH3. Таму калі павялічыць ціск, то раўнавагу перамесціцца направа, да адукацыі NH3. Калі ж ціск паменшыць, то раўнавагу зрушыцца ў бок зыходных прадуктаў.

Які робіцца выснова, што хімічнае раўнавагу можна парушыць, калі павысіць або знізіць:

1. тэмпературу;

2. ціск;

3. канцэнтрацыю рэчываў.

Пры увядзенні каталізатара ў любую рэакцыю баланс не змяняецца, г.зн. хімічнае раўнавагу не парушаецца.