طبق یکی از طبقه بندی هایی که برای توصیف فرآیندهای شیمیایی استفاده می شود، دو نوع واکنش متضاد وجود دارد - برگشت پذیر و
غیر قابل برگشت. یک واکنش برگشت پذیر به پایان نمی رسد، یعنی. هیچ یک از مواد وارد شده به آن به طور کامل مصرف نمی شود و غلظت آن را تغییر نمی دهد. چنین فرآیندی با ایجاد تعادل یا تعادل شیمیایی به پایان می رسد که با ⇌ نشان داده می شود. اما واکنش‌های مستقیم و معکوس بدون توقف ادامه می‌یابد، بنابراین تعادل پویا یا متحرک نامیده می‌شود. شروع تعادل شیمیایی نشان می دهد که واکنش رو به جلو با همان سرعت (V1) مانند معکوس (V2)، V1 \u003d V2 رخ می دهد. اگر فشار و دما ثابت باشد، تعادل در این سیستم می‌تواند به طور نامحدود ادامه یابد.
از نظر کمی، تعادل شیمیایی با ثابت تعادل توصیف می شود که برابر است با نسبت ثابت های واکنش مستقیم (K1) و معکوس (K2). با استفاده از فرمول K=K1/K2 قابل محاسبه است. شاخص های ثابت تعادل به ترکیب واکنش دهنده ها ودما.
تغییر تعادل شیمیایی بر اساس اصل لو شاتلیه اتفاق می افتد، که به نظر می رسد: "اگر عوامل خارجی بر روی سیستمی که در تعادل است عمل کنند، آنگاه تعادل به هم می خورد و در جهت مخالف تغییر می کند. این تغییر."
بیایید تعادل شیمیایی و شرایط تغییر آن را با استفاده از مثال تشکیل یک مولکول آمونیاک در نظر بگیریم: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
با در نظر گرفتن معادله این واکنش، ایجاد می کنیم:
- واکنش مستقیم یک واکنش ترکیبی است، زیرا از 2 ماده ساده، 1 کمپلکس (آمونیاک) تشکیل می شود و برعکس - تجزیه؛
- واکنش مستقیم با تشکیل گرما ادامه می یابد، بنابراین گرمازا است، بنابراین، برعکس گرماگیر است و با جذب گرما ادامه می یابد.
حالا این معادله را تحت شرط تغییر پارامترهای خاص در نظر بگیرید:
- تغییر تمرکز. اگر غلظت مواد اولیه - نیتروژن و هیدروژن - را افزایش دهیم و مقدار آمونیاک را کاهش دهیم، تعادل به سمت راست تغییر می کند تا NH3 تشکیل شود. اگر نیاز دارید آن را به سمت چپ ببرید، غلظت آمونیاک را افزایش دهید.
-
افزایش دما تعادل را به سمت واکنشی سوق می دهد که در آن گرما جذب می شود و هنگامی که کاهش می یابد، آزاد می شود. بنابراین، اگر دما در طول سنتز آمونیاک افزایش یابد، تعادل به سمت محصولات اولیه تغییر می کند، یعنی. به سمت چپ، و با کاهش دما - به سمت راست، به سمت محصول واکنش.
-
اگر افزایش دهیدفشار ، سپس تعادل به سمتی که مقدار مواد گازی کمتر است و با کاهش فشار - به سمتی که مقدار گازها افزایش می یابد تغییر می کند. در سنتز NH3 از 4 مول N2 و 3H2، 2 NH3 به دست می آید. بنابراین، اگر فشار افزایش یابد، تعادل به سمت راست حرکت می کند، تا NH3 تشکیل شود. اگر فشار کاهش یابد، تعادل به سمت محصولات اصلی تغییر خواهد کرد.
تعادل شیمیایی و شرایط جابجایی آن
نتیجه می گیریم که تعادل شیمیایی را می توان با افزایش یا کاهش به هم زد:
- دما;
- فشار؛
- غلظت مواد.
وقتی یک کاتالیزور وارد هر واکنشی می شود، تعادل تغییر نمی کند، به عنوان مثال. تعادل شیمیایی مختل نمی شود.
