3.2. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье

Существуют два типа реакций:

необратимые 2KClO3	→	2KCl + 3O2
обратимые     N2 + 3H2		2NH3

        Необратимая реакция идет до конца, т.е. только в одну сторону. Реакции, которые могут протекать в обе стороны, являются обратимыми.

        Для обратимой реакции характерно состояние равновесия, т.е. состояние, при котором скорость прямой реакции (V_прям. ) равна скорости обратной реакции (V_обрат.).

V_прям.  =  V_обрат.       

V_прям. = K₁ • [A]^m • [B]ⁿ

V_обрат.= K₂ • [C]^p  • [D]^d 

 K₁ • [A]^m • [B]ⁿ   =   K₂ • [C]^p  • [D]^d 

K_равн=K₁/K₂=[D]^d [C]^p/([A]^m[B]ⁿ)

где К - константа химического равновесия данной реакции для данной температуры величина постоянная, не зависящая от концентраций реагирующих веществ.

        Состояние химического равновесия в основном зависит от трех факторов:

        а) от концентрации реагирующих веществ;

        б) от температуры;

        в) от давления (если в реакции участвуют газы или пары).

        При изменении хотя бы одной из указанных величин равновесие нарушается и концентрации всех участвующих в реакции веществ начинают изменяться. Процесс изменения концентраций, вызванный нарушением равновесия, называется смещением или сдвигом равновесия. Если при этом увеличивается концентрация веществ, стоящих в правой части уравнения, то говорят, что равновесие смещается вправо; при увеличении концентрации веществ, стоящих в левой части уравнения, говорят, что равновесие смещается влево.

        Смещение равновесия определяется принципом Ле-Шателье: 

Если изменить одно из условий, при которых система находится в состоянии химического равновесия, например, концентрацию какого-либо из реагирующих веществ, температуру или давление, то равновесие смещается в направлении той реакции, которая стремится восстановить прежнее состояние системы.

        Таким образом:

        При увеличении концентраций веществ левой части или уменьшении концентрации правой части равновесие реакции смещается вправо.

        При повышении температуры равновесие смещается в сторону реакции, протекающей с поглощением тепла - эндотермической.

        При понижении температуры равновесие смещается в сторону реакции, протекающей с выделением тепла - экзотермической.

        При повышении давления равновесие смещается в сторону реакции, протекающей с уменьшением объема газообразных веществ, т.е. с уменьшением количества газообразных молекул.

Пример:

        Укажите, при каких условиях можно увеличить выход SO₃, получающийся по реакции:

2SO₂ (г) + O₂ (г) = 2SO₃ (г) + 45 ккал.

        Для того чтобы увеличить выход SO₃, необходимо сместить равновесие данной реакции слева направо. Это можно сделать следующим образом:

        а. Увеличить концентрации SO₂ и O₂.

        б. Понизить температуру, т.к. прямая реакция идет с выделением тепла.

        в. Повысить давление, т.к. в правой части 2 моля SO₃, а в левой части 3 моля (2SO₂ и 1O₂).