Обратимые реакции протекают одновременно в двух направлениях - в прямом и обратном. Т.е. в таких реакциях, только что образовавшийся продукт может распасться и образовать исходные вещества. Например, получение аммиака, йодоводорода или серного газа - это обратимые реакции:
Пряма и обратная реакции протекают с разными скоростями. Это значит, что какое-то вещество изначально накапливается с большей скоростью. Но в какой-то момент времени скорости просто и обратного процесса сравниваются - достигается равновесие. В этом состоянии как только образовалась молекула продукта, другая такая же молекула распадается в исходные вещества. Если ничего не предпринимать, то химическая система "застрянет" в таком состоянии, где, например, в реакцию вступила лишь половина исходных веществ, а вторая половина находится в равновесии с образовавшимся продуктом.
Но обычно мы хотим получить больше продукта. Значит, нам нужно что-то сделать с химической реакцией, чтобы сдвинуть ее с "мертвой точки" химического равновесия.
Мы можем повлиять на равновесие обратимой реакции с помощью:
- температуры
- давления
- концентрации веществ
Изменение температуры. Если прямая реакция идет с выделением тепла, то при повышении температуры равновесие будет смещаться в сторону обратной реакции. Здесь работает такое правило - реакция всегда хочет компенсировать внешнее воздействие, Если мы ее нагреваем, т.е. добавляем тепло, то она смещается в ту сторону, где это тепло наооборот затрачивается. Аналогично, если прямая реакция идет с поглощением тепла, то нагревание сместит равновесие в сторону продуктов, т.е. в прямом направлении, а охлаждение - в обратом.
Например, при добавлении тепла в реакции между азотом и водородом равновесие сместится в сторону исходных веществ, т.к. именно в этом направлении подведенное тепло будет расходоваться. Т.е. мы получим больше исходных веществ.
Изменение концентрации. При увеличении концентрации исходных веществ равновесие смещается в сторону продуктов. Правило то же: мы добавили азот и водород и реакция стремится компенсировать это, т.е. избавиться от них, превратив в продукт. При уменьшении концентрации исходных веществ равновесие смещается в сторону их образования. Все то же самое будет работать при изменении концентрации продуктов обратимой реакции.
Изменение давления. Для реакции, которые проходят между газами, при увеличении давления равновесие будет смещаться в ту сторону, где образуется меньшее количество газов, а при уменьшении давления - в сторону, где газов больше. Например, при увеличении давления в реакции между азотом и водородом равновесие смещается в сторону образования аммиака. Это можно объяснить так, слева 4 молекулы вещества, если мы будем увеличивать давление (сжимать их), то им становится тесно и они переходят в продукты, образуя всего 2 молекулы аммиака.
Краткий вывод: если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в ту сторону, которая компенсирует это воздействие.