Химическое равновесие
Большинство химических реакций обратимы, т. е. протекают одновременно в противоположных направлениях. В тех случаях, когда прямая и обратная реакция идут с одинаковой скоростью, наступает химическое равновесие.
При наступлении химического равновесия число молекул веществ, составляющих систему, перестает меняться и остается постоянным во времени при неизменных внешних условиях.
Состояние системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называется химическим равновесием.
Например, равновесие реакции H2(г) + I2(г)⇆ 2HI (г) наступает тогда, когда в единицу времени образуется по прямой реакции ровно столько же молекул йодоводорода, сколько их распадается по обратной реакции на йод и водород.
Способность реакции протекать в противоположных направлениях называется кинетической обратимостью.
В уравнении реакции обратимость обозначается двумя противоположными стрелками (⇆) вместо знака равенства между левой и правой частями химического уравнения.
Химическое равновесие является динамическим (подвижным). При изменении внешних условий равновесие сдвигается и возвращается в исходное состояние, если внешние условия приобретают постоянные значения. Влияние на химическое равновесие внешних факторов вызывает его смещение.
Влияние факторов на смещение химического равновесия
Положение химического равновесия зависит от следующих параметров реакции:
- температуры;
- давления;
- концентрации.
Влияние, которое оказывают эти факторы на химическую реакцию, подчиняется закономерности, которая была высказана в общем виде в 1884 году французским ученым Ле-Шателье (Рис. 1).
Рис. 1. Анри Луи Ле Шателье
Современная формулировка принципа Ле-Шателье
Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в ту сторону, которая ослабляет данное воздействие.
1. Влияние температуры
В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое – эндотермическому.
Пример: промышленное производство аммиака. Рис. 2.
Рис. 2. Установка для производства аммиака
Реакция синтеза аммиака:
N2+ 3H2 ⇆ 2NH3+ Q
Прямая реакция – экзотермическая, а обратная реакция – эндотермическая.
Влияние изменения температуры на положение химического равновесия подчиняется следующим правилам.
При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры – в направлении экзотермической реакции.
Чтобы сместить равновесие в сторону получения аммиака, температуру нужно понизить.
2. Влияние давления
Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе.
Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам.
При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом; при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом.
В реакции синтеза аммиака при повышении давления равновесие смещается в сторону образования аммиака, потому что реакция идет с уменьшением объёма.
3. Влияние концентрации
Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам.
При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции; при повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.
В реакции получения аммиака, чтобы сместить равновесие в сторону получения аммиака, необходимо повысить концентрацию водорода и азота.
Подведение итога урока
На уроке вы узнали о понятии «химическое равновесие» и способах его смещения, какие условия влияют на смещение химического равновесия и как действует «принцип Ле Шателье».
Список литературы
- Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Учебник для 10 класса общеобр. учрежд. Профильный уровень. – М.: ООО «ТИД «Русское слово – РС», 2008. (§§ 24, 25)
- Кузнецова Н.Е., Литвинова Т.Н., Лёвкин А.Н. Химия: 11 класс: Учебник для учащихся общеобраз. учрежд. (профильный уровень): в 2-х ч. Ч.2. М.: Вентана-Граф, 2008. (§ 24)
- Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учеб. для общеобр. учрежд.: базовый уровень/ Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2010. (§ 13)
- Радецкий А.М. Химия. Дидактический материал. 10–11 классы. – М.: Просвещение, 2011. (с. 96–98)
- Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008. (с. 65–68)
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
Домашнее задание
- с. 65–66 №№ 12.10–12.17 из Сборника задач и упражнений по химии для средней школы (Хомченко И.Д.), 2008.
- В каком случае изменение давления не будет вызывать смещение химического равновесия в реакциях с участием газообразных веществ?
- Почему катализатор не способствует смещению химического равновесия?
