Многие химические реакции являются обратимыми, то есть могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении. В обратимых реакциях мы ставим знак ⇄. Примеры таких реакций:
2NH₃ ⇄ N₂ + 3H₂
H₂ + I₂ ⇄ 2HI
2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃
Равновесие — это момент, когда скорость прямой реакции становится равна скорости обратной реакции, и в растворе одновременно сосуществуют и реагенты и продукты реакции.
Подписывайтесь на ХимTeam в других социальных сетях:
Telegram: https://t.me/alena_himteam
YouTube https://youtube.com/@alena_himteam
Вконтакте https://vk.com/himteam
Иногда это равновесие нам необходимо сместить в ту или иную сторону.
Принцип Ле-Шателье:
Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в сторону той из двух противоположных реакций, которая ослабляет это воздействие
если простыми словами, то система всегда сопротивляется внешнему воздействию.
Итак, обсудим факторы, которые могут смещать равновесие:
Температура
Реакции бывают экзотермические (с выделением тепла +Q) и эндотермические (с поглощением тепла — Q). А обратимые реакции в одну сторону всегда экзотермические, а в другую эндотермические.
Возьмем, например, реакцию:
2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃ + Q
Прямая реакция 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ + Q — экзотермическая,
а обратная 2SO₃ → 2SO₂ + O₂ -Q — эндотермическая.
Так вот, если мы эту систему будем греть, то есть повышать температуру, система этому сопротивляется и захочет охладиться, соответственно, равновесие сместится в ту сторону, где тепло поглощается(-Q), то есть в сторону обратной реакции!
И наоборот, если мы будем охлаждать, понижать температуру, система захочет согреться, и равновесие сместится в сторону выделения теплоты, в сторону экзотермической реакции.
Узнать об экзо- и эндотермических реакциях можно здесь
Давление и объем (для реакций, в которых есть хотя бы один газ)
Мы уже знаем, что давление повышает концентрацию и увеличивает скорость реакций.
Возьмем ту же самую реакцию, 2SO₂(г) + O₂(г) ⇄ 2SO₃(г), вспомним, что объем вещества прямо пропорционален количеству вещества, и соответственно коэффициентам реакции. Таким образом, где больше коэффициент, там и больше объем.
Слева сейчас условно 3 объема (2(SO₂) +1(O₂)), а справа – 2 (SO₃) объема.
Вспомним про принцип Ле Шателье!
Допустим, мы повышаем давление (сжимаем, уменьшаем объем), а система, нам назло, будет пытаться сделать давление меньше — равновесие сместится в сторону меньшего объема (меньшей суммы коэффициентов перед газами). И наоборот при понижении давления — в сторону большего объема (большей суммы коэффициентов перед газами).
В нашем случае, при повышении давления или уменьшении объема равновесие сместится вправо, при понижении — влево. При равенстве химических количеств газов изменение давления не смещает химическое равновесие!
Если в реакции есть не газообразные, а жидкие или твердые вещества, например, C(тв) + H₂O(г) ⇄ CO(г) + H₂(г), то мы их не учитываем. В данной реакции слева 1 (H₂O) объем, а справа — два (1(CO)+ 1(H₂). При увеличении давления равновесие сместится влево.
Очень интересно наблюдать смещение равновесия в реакции димеризации:
2NO₂ ⇄ N₂O₄
При повышении давления равновесие смещается в сторону бесцветного N₂O₄, а при уменьшении — в сторону бурого NO₂.
Концентрация веществ
Концентрация влияет аналогично, при повышении концентрации какого-то вещества, система хочет его скорее израсходовать.
Например, мы добавляем в нашу систему много кислорода, тогда равновесие сместится вправо, ведь именно так кислород расходуется.
А если мы будем удалять кислород, то равновесие сместится влево, ведь так можно произвести кислород.
В ЕГЭ последних лет встретилась новая хитрость:
Особый интерес здесь вызывает — добавление твёрдой щелочи, на первый взгляд кажется, что твёррдое вещество не сместит равновесие, но реакция протекает в растворе, значит щелочь при попадании в систему растворится и диссоциирует. OH⁻ свяжет H⁺ (образуется слабый электролит — вода), то есть уменьшит его концентрацию в системе, равновесе сместится в сторону его образования, то есть влево. С нитритом калия аналогичная ситуация — он повысит концентрацию NO₂⁻, равновесие сместится вправо.
Ответ на задание: 3122.
Катализаторы
Катализаторы ускоряют как прямую, так и обратную реакцию, введение катализатора лишь ускоряет время, в течение которого в системе устанавливается равновесие.
Не забывайте ставить лайки, если было полезно и конечно же подписывайтесь на ХимTeam в других социальных сетях:
Telegram: https://t.me/alena_himteam
YouTube https://youtube.com/@alena_himteam
Вконтакте https://vk.com/himteam