Химическое равновесие
Химическое равновесие - это состояние, в котором скорости прямой и обратной реакций равны.
Количественно состояние химического равновесия характеризуется константой равновесия. Для обратимой реакции уравнения скорости прямой и обратной реакции будет выглядеть следующим образом:
$\mathrm{mA + nB \rightleftarrows pC + qD}$
$\mathrm {v_1 = k_1[A]^m[B]^n}$ - скорость прямой реакции
$\mathrm {v_2 = k_2[С]^p[D]^q}$ - скорость обратной реакции
Когда достигается равновесие, то скорости обратной и прямой реакции равны. $\mathrm {k_1[A]^m[B]^n = k_2[С]^p[D]^q}$
Обратимой называется реакция, которая при одних и тех же условиях может идти в противоположных направлениях.
$\mathrm {K = \frac {k_1}{k_2} = \frac {[C]^p[D]^q}{[A]^m[B]^n}}$ - данное уравнение является математическим выражением закона действующих масс при химическом равновесии.
По численному значению константы равновесия оценивается положение равновесия. При $\mathrm {K \gg 1}$ равновесие смещено в сторону продуктов реакции, следовательно реакция практически необратима. При $\mathrm {K \ll 1}$ химическое равновесие смещается в сторону реагентов и реакция практически не идет, так как выход продуктов очень мал.
Принцип Ле Шателье
С помощью данного принципа определяются изменения, которые происходят в системе в результате внешних воздействий.
Внешнее воздействие на систему, находящуюся в состоянии равновесия, приводит к смещению этого равновесия в направлении, при котором эффект произведенного воздействия ослабляется.
То есть внешнее воздействие меняет отношение скоростей прямого и обратного процессов, при этом благоприятствует тому процессу, который оказывает противодействие внешнему влиянию.
Зависимость химического равновесия от температуры
При повышении температуры химическое равновесие смещается в сторону продуктов эндотермической реакции, а при понижении - в сторону продуктов экзотермической реакции.
Рассмотрим примеры изменения температуры в ходе определенных реакций:
$\mathrm {CO_2 + C_(т) \rightleftarrows 2CO - Q}$
Прямая реакция идет с поглощением тепла, следовательно, нагревание способствует прямой реакции, поэтому равновесие сместится в сторону продуктов реакции (в сторону экзотермической реакции).
$\mathrm {CO + H_2O_(г) \rightleftarrows CO_2 + H_2 + Q}$
Прямая реакция идет с отдачей тепла, поэтому при нагревании равновесие сместится в сторону исходных веществ (в сторону эндотермической реакции).
Правило Вант-Гоффа
При повышении температуры на $\mathrm {10^\circ C}$ скорость большинства газовых реакций увеличивается в 2-4 раза.
$\mathrm { \gamma = \frac {v_{T+10}}{v_T} = 2 \div 4}$
Температурный коэффициент $\mathrm {\gamma}$ показывает, во сколько раз меняется скорость реакции при изменении температуры от $\mathrm {T_1 \ до \ T_2}$.
Зная температурный коэффициент можно рассчитать изменение скорости реакции при изменении температуры:
$\mathrm {\frac {v(T_2)}{v(T_1} = \gamma^{(T_2 - T_1)/10}}$
