לפי אחד הסיווגים המשמשים לתיאור תהליכים כימיים, ישנם שני סוגים של תגובות הפוכות - הפיך ו
בלתי הפיך. תגובה הפיכה לא מגיעה לסיומה, כלומר. אף אחד מהחומרים הנכנסים אליו אינו נצרך לחלוטין ואינו משנה את הריכוז. תהליך כזה מסתיים ביצירת איזון או שיווי משקל כימי, המסומן ב-⇌. אבל התגובות הישירות וההפוכות נמשכות ונמשכות, בלי להפסיק, אז שיווי המשקל נקרא דינמי או נייד. תחילתו של שיווי משקל כימי מצביעה על כך שהתגובה קדימה מתרחשת באותו קצב (V1) כמו ההפוך (V2), V1 \u003d V2. אם הלחץ והטמפרטורה קבועים, אז שיווי המשקל במערכת זו יכול להימשך ללא הגבלת זמן.
באופן כמותי, שיווי המשקל הכימי מתואר על ידי קבוע שיווי המשקל, השווה ליחס בין הקבועים של תגובות ישירות (K1) והפוכות (K2). ניתן לחשב אותו באמצעות הנוסחה: K=K1/K2. האינדיקטורים של קבוע שיווי המשקל יהיו תלויים בהרכב המגיבים וטמפרטורה.
הסטת שיווי המשקל הכימי מתרחשת על פי העיקרון של Le Chatelier, שנשמע כך: "אם גורמים חיצוניים פועלים על מערכת שנמצאת בשיווי משקל, אז האיזון יופרע ויוזז לכיוון המנוגד ל- השינוי הזה."
בואו נשקול את שיווי המשקל הכימי ואת התנאים להזזה שלו באמצעות הדוגמה של היווצרות מולקולת אמוניה: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
בהתחשב במשוואה של תגובה זו, אנו קובעים:
- תגובה ישירה היא תגובה מורכבת, כי מ-2 חומרים פשוטים נוצר קומפלקס 1 (אמוניה), וההפך - פירוק;
- תגובה ישירה ממשיכה עם היווצרות חום, לכן היא אקסותרמית, לכן, ההיפך הוא אנדותרמי ומתקדם עם ספיגת החום.
עכשיו שקול את המשוואה הזו בתנאי של שינוי פרמטרים מסוימים:
- שינוי בריכוז. אם נעלה את ריכוז החומרים ההתחלתיים - חנקן ומימן - ונפחית את כמות האמוניה, אז שיווי המשקל יעבור ימינה ליצירת NH3. אם אתה צריך להזיז אותו שמאלה, הגבר את ריכוז האמוניה.
- עלייה בטמפרטורה תזיז את שיווי המשקל לעבר תגובה שבה חום נספג, וכשהוא מוריד, הוא משתחרר. לכן, אם הטמפרטורה מוגברת במהלך סינתזה של אמוניה, אז שיווי המשקל יעבור לכיוון המוצרים ההתחלתיים, כלומר. שמאלה, ועם ירידה בטמפרטורה - ימינה, לכיוון תוצר התגובה
-
אם תגדיללחץ, אז שיווי המשקל יעבור לצד בו כמות החומרים הגזים קטנה, ועם ירידה בלחץ - לצד בו כמות הגזים עולה. בסינתזה של NH3 מ-4 מול של N2 ו-3H2, מתקבל 2 NH3. לכן, אם הלחץ מוגבר, אז שיווי המשקל יעבור ימינה, להיווצרות NH3. אם הלחץ מופחת, שיווי המשקל יעבור לכיוון המוצרים המקוריים.
שיווי משקל כימי ותנאים לעקירתו
אנו מסיקים שניתן להפר את שיווי המשקל הכימי על ידי הגדלה או הקטנה:
- temperatur;
- pressure;
- ריכוז חומרים.
כאשר מכניסים זרז לכל תגובה, האיזון אינו משתנה, כלומר. שיווי המשקל הכימי אינו מופר.
