Pagal vieną iš klasifikacijų, naudojamų apibūdinant cheminius procesus, yra dviejų tipų priešingos reakcijos – grįžtamosios ir
negrįžtama. Grįžtamoji reakcija nesibaigia, t.y. nė viena iš į jį patenkančių medžiagų visiškai nesunaudojama ir nekeičia koncentracijos. Toks procesas baigiasi pusiausvyros arba cheminės pusiausvyros sukūrimu, kuris žymimas ⇌. Tačiau tiesioginė ir atvirkštinė reakcija tęsiasi ir tęsiasi be sustojimo, todėl pusiausvyra vadinama dinamine arba mobilia. Cheminės pusiausvyros atsiradimas rodo, kad tiesioginė reakcija vyksta tokiu pačiu greičiu (V1), kaip ir atvirkštinė (V2), V1 \u003d V2. Jei slėgis ir temperatūra yra pastovūs, tada pusiausvyra šioje sistemoje gali trukti neribotą laiką.
Kiekybiškai cheminė pusiausvyra apibūdinama pusiausvyros konstanta, kuri lygi tiesioginių (K1) ir atvirkštinių (K2) reakcijų konstantų santykiui. Jį galima apskaičiuoti pagal formulę: K=K1/K2. Pusiausvyros konstantos rodikliai priklausys nuo reagentų sudėties irtemperatūra.
Cheminės pusiausvyros poslinkis vyksta pagal Le Chatelier principą, kuris skamba taip: „Jei išoriniai veiksniai veikia pusiausvyroje esančią sistemą, pusiausvyra bus sutrikdyta ir pasislinks priešinga kryptimi. šis pakeitimas."
Panagrinėkime cheminę pusiausvyrą ir jos poslinkio sąlygas naudodamiesi amoniako molekulės susidarymo pavyzdžiu: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Atsižvelgdami į šios reakcijos lygtį, nustatome:
- tiesioginė reakcija yra sudėtinė reakcija, nes iš 2 paprastų medžiagų susidaro 1 kompleksas (amoniakas), o atvirkštinis - skilimas;
- tiesioginė reakcija vyksta formuojant šilumą, todėl yra egzoterminė, todėl atvirkštinė reakcija yra endoterminė ir vyksta su šilumos absorbcija.
Dabar apsvarstykite šią lygtį su sąlyga, kad pakeisite tam tikrus parametrus:
- Koncentracijos pasikeitimas. Jei padidinsime pradinių medžiagų – azoto ir vandenilio – koncentraciją ir sumažinsime amoniako kiekį, tada pusiausvyra pasislinks į dešinę, kad susidarytų NH3. Jei reikia perkelti jį į kairę, padidinkite amoniako koncentraciją.
- Temperatūrai padidėjus, pusiausvyra bus nukreipta link reakcijos, kurios metu šiluma absorbuojama, o ją nuleidus, ji išsiskiria. Todėl jei amoniako sintezės metu padidinama temperatūra, tai pusiausvyra pasislinks link pradinių produktų, t.y. į kairę, o sumažėjus temperatūrai - į dešinę, link reakcijos produkto.
-
Jei padidinsiteslėgį, tada pusiausvyra pasislinks į tą pusę, kur dujinių medžiagų kiekis mažesnis, o slėgiui mažėjant – į tą pusę, kur dujų kiekis didėja. Sintezuojant NH3 iš 4 mol N2 ir 3H2, gaunama 2 NH3. Todėl padidinus slėgį, pusiausvyra pasislinks į dešinę, į NH3 susidarymą. Jei slėgis sumažinamas, pusiausvyra pasislinks pirminių produktų link.
cheminė pusiausvyra ir jos poslinkio sąlygos
Mes darome išvadą, kad cheminė pusiausvyra gali būti sutrikdyta didinant arba mažinant:
- temperatūra;
- slėgis;
- medžiagų koncentracija.
Katalizatorius įvedamas į bet kokią reakciją, balansas nekinta, t.y. cheminė pusiausvyra nepažeidžiama.
