Химическое равновесие – это такое состояние обратимого процесса

Химическое равновесие

На возможность двустороннего протекания химических превращений обратили внимание давно. Так, А.Лавуазье, установивший состав воздуха и воды, получил водород из воды (1783 г.), пропуская ее пары над раскаленным железом

3Fe + 4H₂O Fe₃O₄ + 4H₂.

При той же температуре водород восстанавливает оксид до металла с образованием воды:

4H₂ + Fe₃O₄ 3Fe + 4H₂O.

Наш соотечественник Н.Бекетов, изучая растворение мрамора в уксусной кислоте:

CaCO₃ + 2CH₃COOH ↔ Ca(CH₃COO)₂ + CO₂↑ + H₂O,

обнаружил, что при давлении CO₂ равном 17 атмосферам растворение карбоната и выделение углекислого газа прекращается, а при Pco₂ >17 атмосфер наблюдается выпадение осадка CaCO₃.

Обратимые реакции используются и как аналитические, например:

KCl + NaHC₄H₄O₆ ↔ KHC₄H₄O₆↓ + HCl − открытие K⁺,

ZnCl₂ + H₂S ↔ ZnS↓ + 2HCl − открытие Zn²⁺,

2BaCl₂ + K₂Cr₂O₇ +H₂O ↔ 2BaCrO₄↓ + 2KCl +2HCl − открытие Ba²⁺,

AsO₄ ³⁻ +2KJ + 2HCl ↔ AsO₃³⁻ + J₂ + 2KCl + H₂O − восстановление As⁺⁵,

[CoCl₄]²⁻ + 6H₂O ↔ [Co(H₂O)₆]²⁺ + 4Cl⁻ − индикатор влажности.

∑r_iR_i ↔∑p_iP_i

(r, p_i – стехиометрические коэффициенты, R_i, P_i – исходные вещества и продукты реакции соответственно для данной записи), при котором:

- скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, ;

- сохраняются неизменными во времени активности (концентрации, парциальные давления) всех участников реакции в каждой точке реакционного пространства, ;

- энергия Гиббса системы минимальна, а энтропия – максимальна, .

- изменения энергии Гиббса и энтропии равны нулю, , при этом .

G S

Состояние системы Состояние системы

Химическое равновесие характеризуется:

- динамичностью, т.е. в условиях равновесия реакции не прекращаются, а протекают как в прямом, так и в обратном направлении с одинаковыми скоростями;

- подвижностью, т.е. равновесие смещается в ту или иную сторону при изменении внешних условий и восстанавливается при возвращении условий к начальным;

- возможностью достижения равновесного состояния как «слева» со стороны исходных веществ, так и «справа» со стороны продуктов реакции, например, в равновесной смеси будут присутствовать йодид водорода, водород и йод, если в сосуд поместить только HI или только H₂ и I₂, то есть

2HI ↔ H₂ + I₂ или H₂ + I₂ ↔ 2HI.

Признаками химического равновесия являются неизменность состава реакционной смеси (необходимый) и подвижность системы (достаточный).

Дата добавления: 2017-01-14