Смещение химического равновесия

Если в системе установилось химическое равновесие, концентрации реагентов и продуктов реакции могут оставаться постоянными сколь угодно долго. Однако изменение условий, в которых находится система, может привести к нарушению равновесия. В результате какое-то время одна из реакций (прямая или обратная) будет протекать со скоростью, превышающей скорость второй реакции; спустя некоторое время равновесие в системе восстановится, но уже при других значениях равновесных концентраций.

Направление смещения равновесия можно определить по принципу Ле Шателье, который формулируется следующим образом: если на систему, находящуюся в состоянии динамического равновесия, оказано внешнее воздействие, то равновесие смещается в сторону процесса, ослабляющего оказанное воздействие.

В качестве внешних воздействий, смещающих направление химического равновесия, обычно выступают изменение концентрации одного из реагентов или продуктов реакции, изменение температуры или давления. Введение в систему катализатора не смещает положение равновесия, поскольку он в равной мере изменяет скорость прямой и обратной реакции. В то же время катализатор ускоряет момент достижения равновесия.

Рассмотрим применение принципа Ле Шателье на примере равновесной реакции синтеза аммиака:

N₂ + 3H₂ 2NH₃; DH = -92,38 кДж

1. Увеличение концентрации одного из реагентов (азота или водорода) смещает равновесие в сторону прямой реакции, идущей с их расходованием, т.е. вправо. Соответственно уменьшение концентрации одного из реагентов будет смещать равновесие в сторону обратной реакции, идущей с их образованием, т.е. влево.

2. Увеличение давления будет смещать равновесие в сторону процесса, идущего с его уменьшением. В данном случае это прямая реакция, сопровождающаяся уменьшением количества газообразных веществ.

3. Увеличение температуры смещает равновесие в сторону реакции, идущей с поглощением тепла. Для данного равновесия прямая реакция экзотермична, т.е. идет с выделением тепла. Соответственно обратная реакция будет идти с поглощением такого же количества тепла, т.е. будет эндотермической. Поэтому увеличение температуры смещает равновесие в ее сторону, т.е. влево.

Дата добавления: 2014-10-17