Vastav alt ühele keemiliste protsesside kirjeldamiseks kasutatavatest klassifikatsioonidest on kahte tüüpi vastandlikke reaktsioone – pöörduvad ja
pöördumatu. Pööratav reaktsioon ei lähe lõpuni, s.t. ükski sinna sisenev aine ei kulu täielikult ära ega muuda kontsentratsiooni. Selline protsess lõpeb tasakaalu või keemilise tasakaalu saavutamisega, mida tähistatakse ⇌-ga. Kuid otsene ja vastupidine reaktsioon jätkub ja jätkub peatumata, seega nimetatakse tasakaalu dünaamiliseks või liikuvaks. Keemilise tasakaalu tekkimine näitab, et edasisuunaline reaktsioon toimub sama kiirusega (V1) kui vastupidine (V2), V1 \u003d V2. Kui rõhk ja temperatuur on konstantsed, võib tasakaal selles süsteemis kesta lõputult.
Kvantitatiivselt kirjeldab keemilist tasakaalu tasakaalukonstant, mis võrdub otsereaktsioonide (K1) ja pöördreaktsioonide (K2) konstantide suhtega. Seda saab arvutada valemiga: K=K1/K2. Tasakaalukonstandi näitajad sõltuvad reagentide koostisest jatemperatuur.
Keemilise tasakaalu nihe toimub vastav alt Le Chatelier' põhimõttele, mis kõlab järgmiselt: "Kui välistegurid mõjutavad tasakaalus olevat süsteemi, siis tasakaal rikutakse ja nihkub vastupidises suunas. see muudatus."
Vaatleme ammoniaagi molekuli moodustumise näitel keemilist tasakaalu ja selle nihke tingimusi: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Arvestades selle reaktsiooni võrrandit, teeme kindlaks:
- otsene reaktsioon on liitreaktsioon, sest 2 lihtsast ainest moodustub 1 kompleks (ammoniaak) ja vastupidine - lagunemine;
- otsene reaktsioon kulgeb soojuse moodustumisega, seega on see eksotermiline, seega on vastupidine endotermiline reaktsioon ja toimub soojuse neeldumisega.
Nüüd kaaluge seda võrrandit teatud parameetrite muutmise tingimusel:
- Kontsentratsiooni muutus. Kui suurendame algainete - lämmastiku ja vesiniku - kontsentratsiooni ja vähendame ammoniaagi kogust, siis tasakaal nihkub paremale, moodustades NH3. Kui teil on vaja seda vasakule liigutada, suurendage ammoniaagi kontsentratsiooni.
- Temperatuuri tõus nihutab tasakaalu reaktsiooni suunas, mille käigus soojus neeldub ja selle langetamisel vabaneb. Seega, kui ammoniaagi sünteesi käigus temperatuuri tõsta, siis tasakaal nihkub lähteproduktide suunas, s.t. vasakule ja temperatuuri langusega - paremale, reaktsioonisaaduse poole.
-
Kui suurendaterõhul, siis tasakaal nihkub poolele, kus gaasiliste ainete hulk on väiksem, ja rõhu langusega poolele, kus gaaside hulk suureneb. NH3 sünteesil 4 mol N2-st ja 3H2-st saadakse 2 NH3. Seega, kui rõhku tõsta, liigub tasakaal paremale, NH3 moodustumiseni. Kui rõhku vähendatakse, nihkub tasakaal algsete toodete suunas.
keemiline tasakaal ja selle nihkumise tingimused
Me järeldame, et keemilist tasakaalu võib häirida suurendamine või vähendamine:
- temperatuur;
- rõhk;
- ainete kontsentratsioon.
Katalüsaatori sisestamisel mistahes reaktsiooni ei muutu tasakaal, s.t. keemiline tasakaal ei ole häiritud.
