Чтение онлайн

. Скорость же обратной реакции

постоянно возрастает, поскольку увеличиваются концентрации продуктов.

Когда скорости прямой и обратной реакций станут одинаковыми (

=

), наступит состояние химического равновесия, при котором не происходит дальнейшего изменения концентраций реагентов и продуктов.

В состоянии равновесия концентрации реагентов и продуктов постоянны, их называют равновесными концентрациями и обозначают [А], [В], [D] и [Е], в отличие от концентраций с А, с в, c Dи с Ев любой другой момент времени. Установлено, что:

Такое соотношение обозначают К си называют константой равновесияданной реакции:

Это выражение носит название равновесный закон действующих масс(К. Гулльберг, П. Воге, 1867).

Значение К схарактеризует состояние равновесия в данной реакции и определяется соотношением концентраций, т. е. величина К сне зависит от каждой в отдельности равновесной концентрации – [А], [В], [D] или [Е].

Химическое равновесие не означает, что наступило состояние покоя. Прямая и обратная реакции протекают и в состоянии равновесия, но с одинаковой скоростью. Поэтому оно называется подвижным (динамическим)равновесием.

Подвижное химическое равновесие можно нарушить, оказывая на систему внешнеевоздействие и тем самым изменяя условия протекания реакции – температуру, давление, концентрацию. При любом нарушении (сдвиге)химического равновесия система перейдет ( сместится) в другое состояние равновесия.

Влияние условий на смещение химического равновесия определяется принципом, который установлен французским ученым A.-Л. Ле-Шателье (1884).

Современная формулировка принципа смещения равновесия, называемого принципом Ле-Шателье:

Рассмотрим подробнее влияние таких факторов, как температура, давление, концентрация, на смещение равновесия.

1. Температура.Повышениетемпературы смещает равновесие обратимой реакции в сторону процесса, идущего с поглощениемтеплоты ( эндотермическоенаправление), а понижениетемпературы – в сторону процесса, идущего с выделениемтеплоты ( экзотермическоенаправление).

Дляэкзотермической реакции:

Дляэндотермической реакции:

Значение К собязательно изменится при повышении и понижении температуры, так как значения констант скорости k прямой (->) и обратной (<-) реакций по-разному зависят от температуры, ведь это реакции между разными реагентами (соответственно А и В или D и Е). Следовательно, константа равновесия – функция температуры:

Примеры:

а) повышениетемпературы (нагревание):

б) понижениетемпературы (охлаждение):

2. Давление. Изменение давления оказывает влияние только на те системы, где хотя бы одно вещество находится в газообразном состоянии (твердые и жидкие вещества не учитываются, так как их собственный объем весьма мал по сравнению с объемом газов и паров).

Увеличениедавления в обратимой реакции смещает равновесие с сторону процесса, идущего с уменьшением количества газообразных веществ, т. е. с уменьшениемобъема, а уменьшение давления – в сторону увеличения количества газообразных веществ, т. е. с увеличениемобъема:

а)

б)

При n реаг= n продизменение не вызовет смещения равновесия.

Примеры гомогенныхреакций:

а) увеличениедавления (сжатие):

б) уменьшениедавления (расширение):

Примеры гетерогенныхреакций (коэффициенты перед формулами конденсированных веществ не учитываются):

а) увеличениедавления (сжатие):

б) уменьшениедавления (расширение):

В реакциях с равными количествами газообразных реагентов и продуктов (здесь 2 = 2 в обоих примерах):

сдвиг равновесия наблюдаться не будет.

3. Концентрация. При увеличенииконцентрации одного из газообразных веществ (реагента или продукта), находящегося в равновесной системе, равновесие смещается в сторону расхода данного вещества. При уменьшенииконцентрации этого вещества равновесие смещается в сторону образованияданного вещества. Изменение содержания твердых и жидких веществ не влияет на состояние равновесия.

Для некоторой реакции:

Смещение равновесия вправо можно было вызвать добавлением избытка реагента А (вместо В), а смещение влево возможно только избытком продукта D (другой продукт – твердое вещество).

Этот вывод следует непосредственно из равновесного закона действующих масс:

При добавлении в систему газа D равновесие сместится влево т. е. при протекании обратной реакции так увеличится содержание газов А и В, что соотношение концентраций останется постоянным и равным К с. Отметим еще раз, что добавление конденсированного вещества (здесь твердого Е) не повлияет на состояние равновесия (сдвиг равновесия добавлением Е невозможен).