Volgens een van de classificaties die worden gebruikt om chemische processen te beschrijven, zijn er twee soorten tegengestelde reacties - omkeerbaar en
onomkeerbaar. Een omkeerbare reactie wordt niet voltooid, d.w.z. geen van de stoffen die erin komen, wordt volledig verbruikt en verandert de concentratie niet. Een dergelijk proces eindigt met het tot stand brengen van een evenwicht of chemisch evenwicht, dat wordt aangeduid met ⇌. Maar de directe en omgekeerde reacties gaan maar door, zonder te stoppen, dus het evenwicht wordt dynamisch of mobiel genoemd. Het begin van chemisch evenwicht geeft aan dat de voorwaartse reactie plaatsvindt met dezelfde snelheid (V1) als de omgekeerde (V2), V1 \u003d V2. Als de druk en temperatuur constant zijn, kan het evenwicht in dit systeem oneindig duren.
Kwantitatief wordt het chemische evenwicht beschreven door de evenwichtsconstante, die gelijk is aan de verhouding van de constanten van directe (K1) en omgekeerde (K2) reacties. Het kan worden berekend met de formule: K=K1/K2. De indicatoren van de evenwichtsconstante zullen afhangen van de samenstelling van de reactanten entemperatuur.
De verschuiving van chemisch evenwicht vindt plaats volgens het principe van Le Chatelier, dat als volgt klinkt: "Als externe factoren inwerken op een systeem dat in evenwicht is, dan zal het evenwicht worden verstoord en verschoven in de richting tegengesteld aan deze verandering."
Laten we het chemische evenwicht en de voorwaarden voor de verschuiving ervan bekijken aan de hand van het voorbeeld van de vorming van een ammoniakmolecuul: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Rekening houdend met de vergelijking van deze reactie, stellen we vast:
- directe reactie is een samengestelde reactie, omdat uit 2 eenvoudige stoffen wordt 1 complex (ammoniak) gevormd en omgekeerd - ontleding;
-
directe reactie verloopt met de vorming van warmte, daarom is deze exotherm, daarom is de omgekeerde reactie endotherm en gaat door met de absorptie van warmte.
Beschouw deze vergelijking nu onder de voorwaarde van het wijzigen van bepaalde parameters:
- Verandering in concentratie. Als we de concentratie van de uitgangsstoffen - stikstof en waterstof - verhogen en de hoeveelheid ammoniak verminderen, dan verschuift het evenwicht naar rechts om NH3 te vormen. Als je het naar links moet verplaatsen, verhoog dan de ammoniakconcentratie.
- Een verhoging van de temperatuur zal het evenwicht verplaatsen naar een reactie waarbij warmte wordt geabsorbeerd en wanneer deze wordt verlaagd, wordt deze weer vrijgegeven. Daarom, als de temperatuur tijdens de synthese van ammoniak wordt verhoogd, verschuift het evenwicht naar de uitgangsproducten, d.w.z. naar links, en met een daling van de temperatuur - naar rechts, naar het reactieproduct.
-
Als je verhoogtdruk verschuift, dan verschuift het evenwicht naar de kant waar de hoeveelheid gasvormige stoffen minder is, en met een drukdaling - naar de kant waar de hoeveelheid gassen toeneemt. Bij de synthese van NH3 uit 4 mol N2 en 3H2, wordt 2 NH3 verkregen. Daarom, als de druk wordt verhoogd, zal het evenwicht naar rechts verschuiven, naar de vorming van NH3. Als de druk wordt verlaagd, verschuift het evenwicht naar de oorspronkelijke producten.
chemisch evenwicht en voorwaarden voor de verplaatsing ervan
We concluderen dat het chemisch evenwicht kan worden verstoord door te verhogen of te verlagen:
- temperatuur;
- druk;
- concentratie van stoffen.
Wanneer een katalysator in een reactie wordt geïntroduceerd, verandert de balans niet, d.w.z. chemisch evenwicht wordt niet verstoord.
