Reversiibelit reaktiot itsessään ovat harvoin käytännön kiinnostavia, mutta joissain tapauksissa teknologiset hyödyt tai tuotannon kannattavuus edellyttävät jonkin tai toisen palautuvan reaktion tasapainon siirtymistä. Tasapainon siirtämiseen käyttää teknisiä tekniikoita, kuten vaihtamista reagenssien pitoisuudet, paineen muutokset, lämpötila.
Toisen reagoivan aineen (tai molempien aineiden) pitoisuuden kasvu siirtää tasapainoa kohti reaktiotuotteiden muodostumista. Tai päinvastoin, myös reaktiotuotteiden pitoisuuden lasku siirtää tasapainoa kohti niiden muodostumista. Esimerkiksi reaktiosta:
H2+Cl2↔2HCl;
H 2:n tai Cl 2:n (sekä samanaikaisesti H 2:n ja Cl 2:n) pitoisuuden nousu tai HCl:n pitoisuuden lasku johtaa tämän tasapainon siirtymiseen vasemmalta oikealle ja tasapainon siirtymiseen oikealta vasemmalle on tarpeen joko lisätä HCl:n pitoisuutta tai vähentää H 2:n, Cl 2:n tai molempien aineiden pitoisuuksia.
Tarkastellaan paineen muutosten vaikutusta palautuvaan reaktioon reaktioesimerkin avulla:
2N2 +H2↔2NНз;
Kun tiettyyn järjestelmään kohdistuva paine kasvaa, aineiden pitoisuus kasvaa. Tässä tapauksessa tasapaino siirtyy kohti pienempiä määriä. Yhtälön vasemmalla puolella kaksi tilavuutta typpeä reagoi yhden tilavuuden kanssa vetyä. Yhtälön oikealla puolella on kaksi tilavuutta ammoniakkia, ts. tilavuuksien lukumäärä tasapainoreaktion oikealla puolella on pienempi kuin vasemmalla ja siksi paineen kasvaessa reaktion tasapaino siirtyy oikealle. Reaktiota varten:
H2 +Br2↔2HBr
Tilavuusluvut yhtälön oikealla ja vasemmalla puolella ovat yhtä suuret (yksi tilavuus vetyä ja yksi tilavuus bromia vasemmalla ja kaksi tilavuutta bromivetyä oikealla) eikä paineen nousu siirrä tasapainoa myöskään vasemmalta oikealle tai oikealta vasemmalle. Jos tasapainoreaktio annetaan:
Cl 2(r) +2HJ (r) ↔2HCl (r) +J 2(TB)
Indeksit (g) vastaavat kaasumaisia aineita ja (tv) - kiinteässä faasissa olevia aineita. Painemuutos tietyssä tasapainojärjestelmässä vaikuttaa kaasumaisiin aineisiin (Cl 2, HJ, HCl), mutta paine ei vaikuta aineisiin kiinteässä (J2) tai nestemäisessä (H20). Siksi edellä mainitussa reaktiossa paineen nousu siirtää tasapainoa kohti pienempiä tilavuuksia, ts. vasemmalta oikealle.
Lämpötilan nostaminen lisää kaikkien reaktioon osallistuvien molekyylien kineettistä energiaa. Mutta reaktioon (endotermiseen) tulevat molekyylit alkavat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa nopeammin. Lämpötilan noustessa tasapaino siirtyy kohti endotermistä reaktiota ja lämpötilan laskeessa kohti eksometristä reaktiota. Tarkastellaan tasapainoreaktiota:
Q CaCO3 ↔CaO + CO 2 -Q
jossa vasen puoli vastaa eksotermistä reaktiota ja oikea puoli vastaa endotermistä reaktiota. Kun CaCO3:a kuumennetaan, tapahtuu tämän aineen hajoamista, joten mitä korkeampi CaCO3:n hajoamislämpötila on, sitä suuremmaksi CaO:n ja CO 2:n pitoisuus tulee, tasapaino siirtyy yhtälön endotermiseen osaan, eli vasemmalta oikealle ja päinvastoin, kun lämpötila laskee, tasapaino siirtyy kohti eksotermistä reaktiota, niitä. oikealta vasemmalle.
Tasapainojärjestelmässä ulkoisten vaikutusten seurauksena tapahtuvat muutokset määräytyvät Le Chatelier'n periaatteen mukaan
"Jos ulkoinen vaikutus kohdistuu järjestelmään, joka on kemiallisessa tasapainossa, se johtaa tasapainon siirtymiseen suuntaan, joka vastustaa tätä vaikutusta."
Katalyyttien lisääminen tasapainojärjestelmään ei johda tasapainon muuttumiseen.
Ilmoittaudu oppitunnille Vladimir Pavlovichin kanssa
verkkosivuilla, kopioitaessa materiaalia kokonaan tai osittain, linkki lähteeseen vaaditaan.
Tehtäväluettelo.
Valmistelutehtävät
Tee testit näistä tehtävistä
Palaa tehtäväluetteloon
Versio tulostamista ja kopiointia varten MS Wordissa
Reaktion kemiallinen tasapaino siirtyy kohti reaktiotuotteen muodostumista, kun
1) paineen lasku
2) lämpötilan nousu
3) katalyytin lisääminen
4) lisäämällä vetyä
Ratkaisu.
Paineen lasku (ulkoinen vaikutus) johtaa painetta lisäävien prosessien voimistumiseen, mikä tarkoittaa, että tasapaino siirtyy kohti suurempaa määrää kaasumaisia hiukkasia (jotka luovat painetta), ts. reagensseja kohti.
Kun lämpötila nousee (ulkoinen vaikutus), järjestelmä pyrkii alentamaan lämpötilaa, mikä tarkoittaa, että lämmön imeytymisprosessi voimistuu. tasapaino siirtyy kohti endotermistä reaktiota, ts. reagensseja kohti.
Vedyn lisääminen (ulkoinen vaikutus) johtaa vetyä kuluttavien prosessien tehostumiseen, ts. tasapaino siirtyy kohti reaktiotuotetta
Vastaus: 4
Lähde: Yandex: Unified State Exam koulutustyö kemiassa. Vaihtoehto 1.
Tasapaino siirtyy kohti lähtöaineita, kun
1) paineen lasku
2) lämmitys
3) katalyytin lisääminen
4) lisäämällä vetyä
Ratkaisu.
Le Chatelierin periaate - jos tasapainossa olevaan järjestelmään vaikutetaan ulkopuolelta muuttamalla mitä tahansa tasapainoolosuhteita (lämpötila, paine, pitoisuus), niin järjestelmässä tehostuvat prosessit, joilla pyritään kompensoimaan ulkoista vaikutusta.
Paineen lasku (ulkoinen vaikutus) johtaa painetta lisäävien prosessien voimistumiseen, mikä tarkoittaa, että tasapaino siirtyy kohti suurempaa määrää kaasumaisia hiukkasia (jotka luovat painetta), ts. kohti reaktiotuotteita.
Kun lämpötila nousee (ulkoinen vaikutus), järjestelmä pyrkii alentamaan lämpötilaa, mikä tarkoittaa, että lämmön imeytymisprosessi voimistuu. tasapaino siirtyy kohti endotermistä reaktiota, ts. kohti reaktiotuotteita.
Katalyytti ei vaikuta tasapainosiirtymään
Vedyn lisääminen (ulkoinen vaikutus) johtaa vetyä kuluttavien prosessien tehostumiseen, ts. tasapaino siirtyy kohti lähtöaineita
Vastaus: 4
Lähde: Yandex: Unified State Exam koulutustyö kemiassa. Vaihtoehto 2.
Dmitri Kolomiets 11.12.2016 17:35
4 ei voi olla oikein, koska Kun vetyä lisätään, tasapaino siirtyy kohti sen kulutusta - kohti reaktiotuotteita
Aleksanteri Ivanov
On vielä selvitettävä, mihin yhtälön PRODUCTS osaan kuuluu
Järjestelmässä
kemiallisen tasapainon siirtyminen oikealle edistää
1) lämpötilan lasku
2) hiilimonoksidipitoisuuden nousu (II)
3) paineen nousu
4) klooripitoisuuden vähentäminen
Ratkaisu.
On tarpeen analysoida reaktio ja selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat tasapainon siirtymiseen oikealle. Reaktio on endoterminen, tapahtuu kaasumaisten tuotteiden tilavuuden lisääntyessä, on homogeeninen ja tapahtuu kaasufaasissa. Le Chatelier'n periaatteen mukaan järjestelmällä on reaktio ulkoiseen toimintaan. Siksi tasapainoa voidaan siirtää oikealle, jos lämpötilaa nostetaan, painetta lasketaan, lähtöaineiden pitoisuutta lisätään tai reaktiotuotteiden määrää vähennetään. Verrattuamme näitä parametreja vastausvaihtoehtoihin valitsemme vastauksen nro 4.
Vastaus: 4
Kemiallisen tasapainon siirtyminen vasemmalle reaktiossa
osallistuu
1) klooripitoisuuden vähentäminen
2) kloorivedyn pitoisuuden alentaminen
3) paineen nousu
4) lämpötilan lasku
Ratkaisu.
Vaikutukseen tasapainossa olevaan järjestelmään liittyy sen vastus. Kun lähtöaineiden pitoisuus pienenee, tasapaino siirtyy kohti näiden aineiden muodostumista, ts. vasemmalle.
Ekaterina Kolobova 15.05.2013 23:04
Vastaus on väärä. Lämpötilaa on alennettava (lämpötilan laskeessa tasapaino siirtyy kohti eksotermistä kehitystä)
Aleksanteri Ivanov
Lämpötilan laskiessa tasapaino siirtyy kohti eksotermistä vapautumista, ts. oikealle.
Joten vastaus on oikea
V. Katalyyttiä käytettäessä tämän järjestelmän kemiallinen tasapaino ei muutu.
B. Lämpötilan noustessa kemiallinen tasapaino tässä järjestelmässä siirtyy kohti lähtöaineita.
1) vain A on oikein
2) vain B on oikein
3) molemmat tuomiot ovat oikeita
4) molemmat tuomiot ovat virheellisiä
Ratkaisu.
Katalyyttiä käytettäessä tämän järjestelmän kemiallisen tasapainon muutosta ei tapahdu, koska Katalyytti kiihdyttää sekä eteenpäin että taaksepäin tapahtuvia reaktioita.
Lämpötilan noustessa kemiallinen tasapaino tässä järjestelmässä siirtyy lähtöaineita kohti, koska käänteinen reaktio on endoterminen. Lämpötilan nostaminen järjestelmässä johtaa endotermisen reaktion nopeuden kasvuun.
Vastaus: 3
siirtyy päinvastaiseen reaktioon, jos
1) nostaa verenpainetta
2) lisää katalyytti
3) vähentää keskittymistä
4) nosta lämpötilaa
Ratkaisu.
Järjestelmän kemiallinen tasapaino siirtyy kohti käänteistä reaktiota, jos käänteisen reaktion nopeutta lisätään. Päättelemme seuraavasti: käänteinen reaktio on eksoterminen reaktio, joka tapahtuu kaasujen tilavuuden pienentyessä. Jos alennat lämpötilaa ja lisäät painetta, tasapaino siirtyy päinvastaiseen reaktioon.
Vastaus: 1
Ovatko seuraavat arviot kemiallisen tasapainon siirtymisestä systeemissä oikein?
A. Kun lämpötila laskee, kemiallinen tasapaino tietyssä järjestelmässä muuttuu
kohti reaktiotuotteita.
B. Kun metanolipitoisuus pienenee, tasapaino systeemissä siirtyy kohti reaktiotuotteita.
1) vain A on oikein
2) vain B on oikein
3) molemmat tuomiot ovat oikeita
4) molemmat tuomiot ovat virheellisiä
Ratkaisu.
Kun lämpötila laskee, kemiallinen tasapaino tietyssä järjestelmässä muuttuu
reaktiotuotteiden suhteen tämä on totta, koska suora reaktio on eksoterminen.
Kun metanolipitoisuus pienenee, tasapaino systeemissä siirtyy kohti reaktiotuotteita, tämä on totta, koska kun aineen pitoisuus pienenee, reaktio, jonka seurauksena tämä aine muodostuu, tapahtuu nopeammin
Vastaus: 3
Missä järjestelmässä paineen muutoksella ei käytännössä ole vaikutusta kemiallisen tasapainon muuttumiseen?
Ratkaisu.
Jotta tasapaino ei siirtyisi oikealle paineen muuttuessa, on välttämätöntä, että järjestelmän paine ei muutu. Paine riippuu kaasumaisten aineiden määrästä tietyssä järjestelmässä. Lasketaan kaasumaisten aineiden tilavuudet yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella (kertoimien avulla).
Tämä on reaktio numero 3
Vastaus: 3
Ovatko seuraavat arviot kemiallisen tasapainon siirtymisestä systeemissä oikein?
A. Kun paine laskee, kemiallinen tasapaino tässä järjestelmässä muuttuu
kohti reaktiotuotetta.
B. Hiilidioksidipitoisuuden kasvaessa systeemin kemiallinen tasapaino siirtyy kohti reaktiotuotetta.
1) vain A on oikein
2) vain B on oikein
3) molemmat tuomiot ovat oikeita
4) molemmat tuomiot ovat virheellisiä
Ratkaisu.
Le Chatelierin periaate - jos tasapainossa olevaan järjestelmään vaikutetaan ulkopuolelta muuttamalla mitä tahansa tasapainoolosuhteita (lämpötila, paine, pitoisuus), niin järjestelmässä tehostuvat prosessit, joilla pyritään kompensoimaan ulkoista vaikutusta.
Paineen aleneminen (ulkoinen vaikutus) johtaa painetta lisäävien prosessien voimistumiseen, mikä tarkoittaa, että tasapaino siirtyy kohti suurempaa määrää kaasumaisia hiukkasia (jotka luovat painetta), eli kohti reagensseja. Väite A on virheellinen.
Hiilidioksidin lisääminen (ulkoinen vaikutus) johtaa hiilidioksidia kuluttavien prosessien voimistumiseen, eli tasapaino siirtyy reagensseja kohti. Väite B on virheellinen.
Vastaus: Molemmat väitteet ovat vääriä.
Vastaus: 4
Kemiallinen tasapaino järjestelmässä
siirtyy tämän seurauksena lähtöaineita kohti
1) vetypitoisuuden lisääminen
2) lämpötilan nousu
3) paineen nousu
4) katalyytin käyttö
Ratkaisu.
Suora reaktio on eksoterminen, käänteinen reaktio endoterminen, joten lämpötilan noustessa tasapaino siirtyy lähtöaineita kohti.
Vastaus: 2
Aleksanteri Ivanov
Paine vaikuttaa.
Tasapainon siirtämiseksi reagenssien suuntaan on tarpeen alentaa painetta, mutta tätä vaihtoehtoa ei ole ehdotettu
Missä järjestelmässä kemiallinen tasapaino siirtyy oikealle paineen kasvaessa?
Ratkaisu.
Jotta tasapaino siirtyisi oikealle paineen noustessa, on välttämätöntä, että suora reaktio tapahtuu kaasujen tilavuuden pienentyessä. Lasketaan kaasumaisten aineiden tilavuudet. yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella.
Tämä on reaktio numero 3
Vastaus: 3
Ovatko seuraavat arviot kemiallisen tasapainon siirtymisestä systeemissä oikein?
V. Lämpötilan noustessa tämän järjestelmän kemiallinen tasapaino muuttuu
kohti reaktiotuotteita.
B. Hiilidioksidin pitoisuuden pienentyessä systeemin tasapaino siirtyy reaktiotuotteita kohti.
1) vain A on oikein
2) vain B on oikein
3) molemmat tuomiot ovat oikeita
4) molemmat tuomiot ovat virheellisiä
Ratkaisu.
Eteenpäin suuntautuva reaktio on eksoterminen, käänteinen reaktio endoterminen, joten lämpötilan noustessa tasapaino siirtyy kohti käänteistä reaktiota. (ensimmäinen väite on väärä)
Lähtöaineiden pitoisuuden kasvaessa tasapaino siirtyy eteenpäin suuntautuvaa reaktiota kohti, reaktiotuotteiden pitoisuuden kasvaessa tasapaino siirtyy kohti käänteistä reaktiota. Kun aineen pitoisuus pienenee, reaktio, jonka seurauksena tämä aine muodostuu, tapahtuu nopeammin. (toinen väite on totta)
Vastaus: 2
Anton Golyshev
Ei - selitys on kirjoitettu oikein, lue tarkemmin. Hiilidioksidin pitoisuuden pienentyessä tasapaino siirtyy kohti sen muodostumisen reaktiota - kohti tuotteita.
Lisa Korovina 04.06.2013 18:36
Tehtävässä sanotaan:
B. Hiilidioksidipitoisuuden pienentyessä systeemin tasapaino siirtyy kohti reaktiotuotteita... Ymmärtääkseni reaktion oikea puoli on reaktiotuotteet. Tästä seuraa, että molemmat vaihtoehdot ovat oikein!
Aleksanteri Ivanov
Tästä seuraa, että toinen väite on totta.
Järjestelmässä
Kemiallisen tasapainon siirtyminen vasemmalle tapahtuu, kun
1) paineen lasku
2) lämpötilan lasku
3) happipitoisuuden lisääminen
4) katalyytin lisääminen
Ratkaisu.
Lasketaan kaasumaisten tuotteiden määrä reaktion oikealla ja vasemmalla puolella (kertoimien avulla).
3 ja 2. Tästä voimme nähdä, että jos painetta alennetaan, tasapaino siirtyy vasemmalle, koska järjestelmä pyrkii palauttamaan järjestelmän tasapainon.
Vastaus: 1
Järjestelmässä
1) paineen nousu
2) hiilimonoksidipitoisuuden nousu (IV)
3) lämpötilan lasku
4) happipitoisuuden nousu
Ratkaisu.
Le Chatelierin periaate - jos tasapainossa olevaan järjestelmään vaikutetaan ulkopuolelta muuttamalla mitä tahansa tasapainoolosuhteita (lämpötila, paine, pitoisuus), niin järjestelmässä tehostuvat prosessit, joilla pyritään kompensoimaan ulkoista vaikutusta.
Paineen nousu (ulkoinen vaikutus) johtaa painetta alentavien prosessien voimistumiseen, mikä tarkoittaa, että tasapaino siirtyy pienempään määrään kaasumaisia hiukkasia (jotka luovat painetta), ts. kohti reaktiotuotteita.
Hiilimonoksidin (IV) lisääminen (ulkoinen vaikutus) johtaa hiilimonoksidia (IV) kuluttavien prosessien tehostumiseen, ts. tasapaino siirtyy kohti lähtöaineita
Kun lämpötila laskee (ulkoinen vaikutus), järjestelmä pyrkii nostamaan lämpötilaa, mikä tarkoittaa, että lämpöä luovuttava prosessi voimistuu. Tasapaino siirtyy kohti eksotermistä reaktiota, ts. kohti reaktiotuotteita.
Hapen lisääminen (ulkoinen vaikutus) johtaa happea kuluttavien prosessien lisääntymiseen, ts. tasapaino siirtyy kohti reaktiotuotteita.
Vastaus: 2
A. Kun lämpötila nousee tässä järjestelmässä, kemiallinen tasapaino ei muutu,
B. Vetypitoisuuden kasvaessa systeemin tasapaino siirtyy kohti lähtöaineita.
1) vain A on oikein
2) vain B on oikein
3) molemmat tuomiot ovat oikeita
4) molemmat tuomiot ovat virheellisiä
Ratkaisu.
Le Chatelier'n säännön mukaan, koska lämpöä vapautuu suorassa reaktiossa, sen kasvaessa tasapaino siirtyy vasemmalle; Lisäksi, koska vety on reagenssi, vetypitoisuuden kasvaessa järjestelmän tasapaino siirtyy tuotteita kohti. Molemmat väitteet ovat siis vääriä.
Vastaus: 4
Järjestelmässä
kemiallisen tasapainon siirtyminen kohti esterin muodostumista edistää osaltaan
1) lisäämällä metanolia
2) paineen nousu
3) eetterin pitoisuuden lisääminen
4) lisäämällä natriumhydroksidia
Ratkaisu.
Lisättäessä (konsentraatiota) mitä tahansa lähtöainetta tasapaino siirtyy kohti reaktiotuotteita.
Vastaus: 1
Missä järjestelmässä paineen kasvaessa kemiallinen tasapaino siirtyy lähtöaineita kohti?
Ratkaisu.
Paineen nousu tai lasku voi siirtää tasapainoa vain prosesseissa, joihin kaasumaiset aineet osallistuvat ja jotka tapahtuvat tilavuuden muutoksella.
Tasapainon siirtämiseksi lähtöaineita kohti nousevan paineen myötä, olosuhteet ovat välttämättömiä, jotta prosessi etenee tilavuuden kasvaessa.
Tämä on prosessi 2. (Aloitusaineita on 1 tilavuus, reaktiotuotteita 2)
Vastaus: 2
Missä järjestelmässä vetypitoisuuden kasvu siirtää kemiallista tasapainoa vasemmalle?
Ratkaisu.
Jos vetypitoisuuden kasvu siirtää kemiallista tasapainoa vasemmalle, puhutaan vedystä reaktiotuotteena. Reaktiotuote on vety vain vaihtoehdossa 3.
Vastaus: 3
Järjestelmässä
Kemiallisen tasapainon siirtymistä oikealle helpottaa
1) lämpötilan nousu
2) paineen lasku
3) klooripitoisuuden nousu
4) rikkioksidin (IV) pitoisuuden vähentäminen
Ratkaisu.
Minkä tahansa lähtöaineen pitoisuuden nousu siirtää kemiallista tasapainoa oikealle.
Aleksanteri Ivanov
Paineen lasku auttaa siirtämään tasapainoa kohti suurempaa määrää kaasumaisia hiukkasia, tässä tapauksessa kohti reagensseja. Oikea vastaus on siis edelleen yksi - 3
Järjestelmässä
kemiallisen tasapainon siirtyminen lähtöaineita kohti edistää osaltaan
1) paineen lasku
2) lämpötilan lasku
3) keskittymisen lisääntyminen
4) keskittymisen lasku
Ratkaisu.
Tämä reaktio etenee tilavuuden pienentyessä. Kun paine pienenee, tilavuus kasvaa, joten tasapaino siirtyy kohti kasvavaa tilavuutta. Tässä reaktiossa lähtöaineita, so. vasemmalle.
Vastaus: 1
Aleksanteri Ivanov
Jos pienennät SO 3 -pitoisuutta, tasapaino siirtyy kohti reaktiota, joka lisää SO 3 -pitoisuutta, eli oikealle (reaktiotuotetta kohti)
siirtyy oikealle, kun
1) paineen nousu
2) lämpötilan lasku
3) keskittymisen lisääminen
4) lämpötilan nousu
Ratkaisu.
Paineen noustessa, lämpötilan laskussa tai pitoisuuden kasvaessa tasapaino siirtyy Le Chatelierin säännön mukaan vasemmalle, vain lämpötilan noustessa tasapaino siirtyy oikealle.
Vastaus: 4
Järjestelmän kemiallisen tasapainon tilasta
ei vaikuta1) paineen nousu
2) keskittymisen lisääntyminen
3) lämpötilan nousu
4) lämpötilan lasku
Ratkaisu.
Koska tämä on homogeeninen reaktio, johon ei liity tilavuuden muutosta, paineen nousu ei vaikuta kemiallisen tasapainon tilaan tässä järjestelmässä.
Vastaus: 1
Missä järjestelmässä paineen kasvaessa kemiallinen tasapaino siirtyy lähtöaineita kohti?
Ratkaisu.
Le Chatelier'n säännön mukaan paineen kasvaessa kemiallinen tasapaino siirtyy homogeenisessa reaktiossa lähtöaineita kohti, jolloin kaasumaisten tuotteiden moolien määrä kasvaa. On vain yksi tällainen reaktio - numero kaksi.
Vastaus: 2
Järjestelmän kemiallisen tasapainon tilasta
ei vaikuta
1) paineen nousu
2) keskittymisen lisääntyminen
3) lämpötilan nousu
4) lämpötilan lasku
Ratkaisu.
Lämpötilan ja aineiden pitoisuuden muutokset vaikuttavat kemiallisen tasapainon tilaan. Tässä tapauksessa kaasumaisten aineiden määrä vasemmalla ja oikealla on sama, joten vaikka reaktio tapahtuu kaasumaisten aineiden kanssa, paineen nousu ei vaikuta kemiallisen tasapainon tilaan.
Vastaus: 1
Kemiallinen tasapaino järjestelmässä
siirtyy oikealle, kun
1) paineen nousu
2) keskittymisen lisääminen
3) lämpötilan alentaminen
4) lämpötilan nousu
Ratkaisu.
Koska kyseessä ei ole homogeeninen reaktio, paineen muutos ei vaikuta siihen, vaan hiilidioksidipitoisuuden nousu siirtää tasapainoa vasemmalle. Koska lämpö imeytyy suorassa reaktiossa, sen lisääntyminen johtaa tasapainon siirtymiseen oikealle.
Vastaus: 4
Missä järjestelmässä paineen muutoksella ei käytännössä ole vaikutusta kemiallisen tasapainon muuttumiseen?
Ratkaisu.
Homogeenisten reaktioiden tapauksessa paineen muutoksella ei ole käytännössä mitään vaikutusta kemiallisen tasapainon muutokseen järjestelmissä, joissa kaasumaisten aineiden moolien määrä ei muutu reaktion aikana. Tässä tapauksessa se on reaktio numero 3.
Vastaus: 3
Järjestelmässä kemiallisen tasapainon siirtymistä lähtöaineita kohti helpottaa
1) paineen lasku
2) lämpötilan lasku
3) keskittymisen lasku
4) keskittymisen lisääntyminen
Ratkaisu.
Koska tämä reaktio on homogeeninen ja siihen liittyy kaasumaisten aineiden moolien määrän väheneminen, paineen laskiessa tasapaino tässä järjestelmässä siirtyy vasemmalle.
Vastaus: 1
Ovatko seuraavat arviot kemiallisen tasapainon siirtymisestä systeemissä oikein?
A. Kun paine kasvaa, kemiallinen tasapaino siirtyy kohti reaktiotuotetta.
B. Kun lämpötila laskee, kemiallinen tasapaino tässä järjestelmässä siirtyy kohti reaktiotuotetta.
1) vain A on oikein
2) vain B on oikein
3) molemmat tuomiot ovat oikeita
4) molemmat tuomiot ovat virheellisiä
Ratkaisu.
Koska tämä on homogeeninen reaktio, johon liittyy kaasumoolien määrän väheneminen, kemiallinen tasapaino siirtyy paineen kasvaessa kohti reaktiotuotetta. Lisäksi suoran reaktion tapahtuessa vapautuu lämpöä, joten lämpötilan laskiessa kemiallinen tasapaino tässä järjestelmässä siirtyy kohti reaktiotuotetta. Molemmat tuomiot ovat oikeita.
Vastaus: 3
Järjestelmässä
kemiallisen tasapainon siirtyminen oikealle tapahtuu, kun
1) paineen nousu
2) lämpötilan nousu
3) rikkioksidin (VI) pitoisuuden lisääminen
4) katalyytin lisääminen
Ratkaisu.
Kaasumaisten aineiden määrä tässä järjestelmässä vasemmalla on suurempi kuin oikealla, eli kun suora reaktio tapahtuu, paine laskee, joten paineen nousu aiheuttaa kemiallisen tasapainon siirtymisen oikealle.
Vastaus: 1
Ovatko seuraavat arviot kemiallisen tasapainon siirtymisestä systeemissä oikein?
A. Lämpötilan noustessa kemiallinen tasapaino tässä järjestelmässä siirtyy kohti lähtöaineita.
B. Typpioksidin (II) pitoisuuden kasvaessa järjestelmän tasapaino siirtyy kohti lähtöaineita.
1) vain A on oikein
2) vain B on oikein
3) molemmat tuomiot ovat oikeita
4) molemmat tuomiot ovat virheellisiä
Ratkaisu.
Koska tässä järjestelmässä vapautuu lämpöä Le Chatelierin säännön mukaan lämpötilan noustessa, kemiallinen tasapaino tässä järjestelmässä itse asiassa siirtyy kohti lähtöaineita. Koska typpioksidi (II) on reagoiva aine, sen pitoisuuden kasvaessa tasapaino siirtyy tuotteita kohti.
Vastaus: 1
Ovatko seuraavat arviot kemiallisen tasapainon siirtymisestä systeemissä oikein?
A. Kun lämpötila laskee, kemiallinen tasapaino tässä järjestelmässä siirtyy kohti reaktiotuotteita.
B. Kun hiilimonoksidin pitoisuus pienenee, systeemin tasapaino siirtyy reaktiotuotteita kohti.
1) vain A on oikein
2) vain B on oikein
3) molemmat tuomiot ovat oikeita
4) molemmat tuomiot ovat virheellisiä
Ratkaisu.
Tässä reaktiossa vapautuu lämpöä, joten kun lämpötila laskee, kemiallinen tasapaino tässä järjestelmässä itse asiassa siirtyy reaktiotuotteita kohti. Koska hiilimonoksidi on reagenssi, sen pitoisuuden lasku aiheuttaa tasapainon siirtymisen kohti sen muodostumista eli reagensseja.
Vastaus: 1
Järjestelmässä
kemiallisen tasapainon siirtyminen oikealle tapahtuu, kun
1) paineen nousu
2) lämpötilan nousu
3) rikkioksidin (VI) pitoisuuden lisääminen
4) katalyytin lisääminen
Ratkaisu.
Tässä homogeenisessa reaktiossa kaasumaisten aineiden moolien määrä vähenee, joten kemiallisen tasapainon siirtyminen oikealle tapahtuu paineen noustessa.
Vastaus: 1
Kemiallinen tasapaino järjestelmässä
siirtyy oikealle, kun
1) paineen nousu
2) keskittymisen lisääminen
3) lämpötilan alentaminen
4) lämpötilan nousu
Ratkaisu.
Paineen noustessa, pitoisuuden kasvaessa tai lämpötilan laskussa tasapaino siirtyy kohti näiden vaikutusten vähenemistä - eli vasemmalle. Ja koska reaktio on endoterminen, vain lämpötilan noustessa tasapaino siirtyy oikealle.
Vastaus: 4
Paineen kasvaessa palautuvan reaktion tuotteen (tuotteiden) saanto pienenee
1) N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)
2) C 2 H 4 (g) + H 2O (g) C 2 H 5OH (g)
3) C (tv) + CO 2 (g) 2CO (g)
4) 3Fe (tv) + 4H 2O (g) Fe 3 O 4 (tv) + 4H 2 (g)
Ratkaisu.
Le Chatelier'n periaatteen mukaan, jos kemiallisessa tasapainotilassa olevaan järjestelmään vaikuttaa ulkopuolelta muuttamalla mitä tahansa tasapainoolosuhteita (lämpötila, paine, pitoisuus), niin järjestelmän tasapaino siirtyy suuntaan, joka vähentää vaikutusta. .
Tässä on löydettävä reaktio, jossa tasapaino siirtyy vasemmalle paineen kasvaessa. Tässä reaktiossa kaasumaisten aineiden moolien lukumäärän oikealla on oltava suurempi kuin vasemmalla. Tämä on reaktio numero 3.
Anastasia Serezhenkova 26.11.2013 09:16
C(s) + CO2(g) 2CO(g) kiinteä aine osallistuu tähän reaktioon. mutta siellä pitäisi olla vain kaasuja.
Aleksanteri Ivanov
Vain kaasut on otettava huomioon. Ja reaktio voi sisältää sekä kiinteitä että nestemäisiä aineita
Kemiallinen tasapaino järjestelmässä
siirtyy kohti reaktiotuotteita, kun
1) lämpötilan lasku
2) paineen lasku
3) käyttämällä katalyyttiä
4) lämpötilan nousu
Ratkaisu.
Le Chatelier'n periaatteen mukaan, jos kemiallisessa tasapainotilassa olevaan järjestelmään vaikuttaa ulkopuolelta muuttamalla mitä tahansa tasapainoolosuhteita (lämpötila, paine, pitoisuus), niin järjestelmän tasapaino siirtyy suuntaan, joka vähentää vaikutusta. .
Endotermisen reaktion tasapaino siirtyy oikealle lämpötilan noustessa.
Vastaus: 4
Lähde: Yhtenäinen kemian valtionkoe 10.6.2013. Pääaalto. Kaukoitä. Vaihtoehto 2.
REAKTIOYHTÄLÖ | ||
2) kohti lähtöaineita 3) ei käytännössä liiku |
A | B | SISÄÄN | G |
Ratkaisu.
A) 1) kohti reaktiotuotteita
Vastaus: 1131
Määritä vastaavuus kemiallisen reaktion yhtälön ja kemiallisen tasapainon siirtymissuunnan välillä järjestelmän paineen kasvaessa:
REAKTIOYHTÄLÖ | KEMIALLISEN TASAPAINON SIIRTOSUUNTA | |
1) kohti reaktiotuotteita 2) kohti lähtöaineita 3) ei käytännössä liiku |
Kirjoita vastauksesi numerot muistiin ja järjestä ne kirjaimia vastaavaan järjestykseen:
A | B | SISÄÄN | G |
Ratkaisu.
Le Chatelier'n periaatteen mukaan, jos kemiallisessa tasapainotilassa olevaan järjestelmään vaikuttaa ulkopuolelta muuttamalla mitä tahansa tasapainoolosuhteita (lämpötila, paine, pitoisuus), niin järjestelmän tasapaino siirtyy suuntaan, joka vähentää vaikutusta. .
Paineen kasvaessa tasapaino siirtyy kohti vähemmän kaasuja.
A) - kohti reaktiotuotteita (1)
B) - kohti reaktiotuotteita (1)
B) - kohti lähtöaineita (2)
D) - kohti reaktiotuotteita (1)
Vastaus: 1121
Määritä vastaavuus kemiallisen reaktion yhtälön ja kemiallisen tasapainon siirtymissuunnan välillä järjestelmän paineen kasvaessa:
REAKTIOYHTÄLÖ | KEMIALLISEN TASAPAINON SIIRTOSUUNTA | |
1) kohti reaktiotuotteita 2) kohti lähtöaineita 3) ei käytännössä liiku |
Kirjoita vastauksesi numerot muistiin ja järjestä ne kirjaimia vastaavaan järjestykseen:
A | B | SISÄÄN | G |
Ratkaisu.
Le Chatelier'n periaatteen mukaan, jos kemiallisessa tasapainotilassa olevaan järjestelmään vaikuttaa ulkopuolelta muuttamalla mitä tahansa tasapainoolosuhteita (lämpötila, paine, pitoisuus), niin järjestelmän tasapaino siirtyy suuntaan, joka vähentää vaikutusta. .
Paineen kasvaessa tasapaino siirtyy kohti reaktiota vähemmän kaasumaisten aineiden kanssa.
B) 2) kohti lähtöaineita
B) 3) ei käytännössä liiku
D) 1) kohti reaktiotuotteita
Vastaus: 2231
Määritä vastaavuus kemiallisen reaktion yhtälön ja kemiallisen tasapainon siirtymissuunnan välillä järjestelmän paineen kasvaessa:
REAKTIOYHTÄLÖ | KEMIALLISEN TASAPAINON SIIRTOSUUNTA | |
1) kohti reaktiotuotteita 2) kohti lähtöaineita 3) ei käytännössä liiku |
Kirjoita vastauksesi numerot muistiin ja järjestä ne kirjaimia vastaavaan järjestykseen:
A | B | SISÄÄN | G |
Ratkaisu.
Le Chatelier'n periaatteen mukaan, jos kemiallisessa tasapainotilassa olevaan järjestelmään vaikuttaa ulkopuolelta muuttamalla mitä tahansa tasapainoolosuhteita (lämpötila, paine, pitoisuus), niin järjestelmän tasapaino siirtyy suuntaan, joka vähentää vaikutusta. .
Paineen kasvaessa tasapaino siirtyy kohti reaktiota vähemmän kaasumaisten aineiden kanssa.
A) 2) kohti lähtöaineita
B) 1) kohti reaktiotuotteita
B) 3) ei käytännössä liiku
D) 2) kohti lähtöaineita
Vastaus: 2132
Määritä vastaavuus kemiallisen reaktion yhtälön ja kemiallisen tasapainon siirtymäsuunnan välillä, kun järjestelmän paine laskee:
REAKTIOYHTÄLÖ | KEMIALLISEN TASAPAINON SIIRTOSUUNTA | |
Reversiibelin reaktion tasapainotila voi kestää loputtomasti (ilman ulkopuolista väliintuloa). Mutta jos tällaiseen järjestelmään kohdistuu ulkoinen vaikutus (muuta lopullisten tai lähtöaineiden lämpötilaa, painetta tai pitoisuutta), tasapainotila häiriintyy. Yhden reaktion nopeus tulee suuremmaksi kuin toisen nopeus. Ajan myötä systeemi asettuu jälleen tasapainotilaan, mutta alku- ja loppuaineiden uudet tasapainopitoisuudet poikkeavat alkuperäisistä. Tässä tapauksessa he puhuvat kemiallisen tasapainon muutoksesta suuntaan tai toiseen.
Jos eteenpäin suuntautuvan reaktion nopeus tulee ulkoisen vaikutuksen seurauksena suuremmaksi kuin käänteisen reaktion nopeus, tämä tarkoittaa, että kemiallinen tasapaino on siirtynyt oikealle. Jos päinvastoin käänteisreaktion nopeus kasvaa, tämä tarkoittaa, että kemiallinen tasapaino on siirtynyt vasemmalle.
Kun tasapaino siirtyy oikealle, lähtöaineiden tasapainopitoisuudet pienenevät ja loppuaineiden tasapainopitoisuudet kasvavat alkutasapainokonsentraatioihin verrattuna. Vastaavasti myös reaktiotuotteiden saanto kasvaa.
Kemiallisen tasapainon siirtyminen vasemmalle aiheuttaa lähtöaineiden tasapainopitoisuuksien nousun ja lopputuotteiden tasapainokonsentraatioiden laskun, joiden saanto pienenee.
Kemiallisen tasapainon muutoksen suunta määritetään Le Chatelierin periaatteella: ”Jos kemiallisen tasapainon tilassa olevaan järjestelmään kohdistuu ulkoinen vaikutus (muuta lämpötilaa, painetta, yhden tai useamman reaktioon osallistuvan aineen pitoisuutta), tämä johtaa tuon reaktion nopeuden kasvuun, jonka esiintyminen kompensoi (vähentää) vaikutusta."
Esimerkiksi lähtöaineiden pitoisuuden kasvaessa eteenpäin suuntautuvan reaktion nopeus kasvaa ja tasapaino siirtyy oikealle. Kun lähtöaineiden pitoisuus pienenee, päinvastoin käänteisreaktion nopeus kasvaa ja kemiallinen tasapaino siirtyy vasemmalle.
Lämpötilan noustessa (eli järjestelmää lämmitettäessä) tasapaino siirtyy kohti endotermistä reaktiota ja kun se laskee (eli kun järjestelmä jäähtyy) - kohti eksotermistä reaktiota. (Jos eteenpäin suuntautuva reaktio on eksoterminen, käänteinen reaktio on välttämättä endoterminen ja päinvastoin).
On korostettava, että lämpötilan nousu yleensä lisää sekä myötä- että käänteisten reaktioiden nopeutta, mutta endotermisen reaktion nopeus kasvaa enemmän kuin eksotermisen reaktion nopeus. Vastaavasti järjestelmää jäähdytettäessä myötä- ja vastareaktioiden nopeudet pienenevät, mutta eivät myöskään samassa määrin: eksotermisessä reaktiossa se on huomattavasti pienempi kuin endotermisessä.
Paineen muutos vaikuttaa kemiallisen tasapainon siirtymiseen vain, jos kaksi ehtoa täyttyy:
on välttämätöntä, että vähintään yksi reaktioon osallistuvista aineista on kaasumaisessa tilassa, esim.
CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) - paineen muutos vaikuttaa tasapainon siirtymiseen.
CH 3 COOH (neste) + C 2 H 5 OH (neste) CH 3 COOC 2 H 5 (neste) + H 2 O (neste) – paineen muutos ei vaikuta kemiallisen tasapainon siirtymiseen, koska mikään lähtöaineista tai lopullisista aineista ei ole kaasumaisessa tilassa;
jos useat aineet ovat kaasumaisessa tilassa, on välttämätöntä, että kaasumolekyylien lukumäärä yhtälön vasemmalla puolella tällaisessa reaktiossa ei ole yhtä suuri kuin kaasumolekyylien lukumäärä yhtälön oikealla puolella, esimerkiksi:
2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) – paineen muutokset vaikuttavat tasapainosiirtymään
I 2(g) + H 2(g) 2НI (g) – paineen muutos ei vaikuta tasapainosiirtymään
Kun nämä kaksi ehtoa täyttyvät, paineen nousu johtaa tasapainon siirtymiseen kohti reaktiota, jonka esiintyminen vähentää kaasumolekyylien määrää järjestelmässä. Esimerkissämme (S02:n katalyyttinen poltto) tämä on suora reaktio.
Paineen lasku päinvastoin siirtää tasapainoa kohti reaktiota, joka tapahtuu, kun muodostuu suurempi määrä kaasumolekyylejä. Esimerkissämme tämä on päinvastainen reaktio.
Paineen nousu pienentää järjestelmän tilavuutta ja siten lisää kaasumaisten aineiden moolipitoisuuksia. Tämän seurauksena eteenpäin ja taaksepäin tapahtuvien reaktioiden nopeus kasvaa, mutta ei samassa määrin. Paineen lasku samankaltaisen kaavion mukaisesti johtaa eteenpäin- ja käänteisten reaktioiden nopeuksien laskuun. Mutta samaan aikaan reaktionopeus, jota kohti tasapaino siirtyy, laskee pienemmässä määrin.
Katalyytti ei vaikuta tasapainosiirtymään, koska se nopeuttaa (tai hidastaa) sekä eteenpäin että taaksepäin tapahtuvaa reaktiota samassa määrin. Sen läsnä ollessa kemiallinen tasapaino muodostuu vain nopeammin (tai hitaammin).
Jos järjestelmään vaikuttaa useita tekijöitä samanaikaisesti, niin jokainen niistä toimii muista riippumatta. Esimerkiksi ammoniakin synteesissä
N 2 (kaasu) + 3H 2 (kaasu) 2NH 3 (kaasu)
reaktio suoritetaan kuumentamalla ja katalyytin läsnä ollessa sen nopeuden lisäämiseksi, mutta lämpötilan vaikutus johtaa siihen, että reaktion tasapaino siirtyy vasemmalle, kohti käänteistä endotermistä reaktiota. Tämä vähentää NH3:n tuotantoa. Tämän lämpötilan ei-toivotun vaikutuksen kompensoimiseksi ja ammoniakin saannon lisäämiseksi nostetaan samanaikaisesti järjestelmän painetta, mikä siirtää reaktion tasapainoa oikealle, ts. kohti vähemmän kaasumolekyylejä muodostumista.
Tällöin reaktiolle valitaan kokeellisesti optimaaliset olosuhteet (lämpötila, paine), joissa se etenee riittävän suurella nopeudella ja antaisi taloudellisesti kannattavan lopputuotteen saannon.
Le Chatelierin periaatetta käytetään vastaavasti kemianteollisuudessa useiden erilaisten kansantalouden kannalta merkittävien aineiden valmistuksessa.
Le Chatelier'n periaatetta ei voida soveltaa ainoastaan palautuviin kemiallisiin reaktioihin, vaan myös erilaisiin muihin tasapainoprosesseihin: fysikaalisiin, fysikaalis-kemiallisiin, biologisiin.
Aikuiselle ihmiskeholle on ominaista monien parametrien suhteellinen pysyvyys, mukaan lukien erilaiset biokemialliset indikaattorit, mukaan lukien biologisesti aktiivisten aineiden pitoisuudet. Tällaista tilaa ei kuitenkaan voida kutsua tasapainoksi, koska se ei sovellu avoimiin järjestelmiin.
Ihmiskeho, kuten mikä tahansa elävä järjestelmä, vaihtaa jatkuvasti erilaisia aineita ympäristön kanssa: se kuluttaa ruokaa ja vapauttaa hapettumis- ja hajoamistuotteita. Siksi se on tyypillistä organismille vakaa tila, joka määritellään sen parametrien vakiona aineen ja energian jatkuvalla vaihtonopeudella ympäristön kanssa. Ensimmäisessä approksimaatiossa stationaarista tilaa voidaan pitää sarjana tasapainotiloja, jotka ovat yhteydessä toisiinsa rentoutumisprosessien avulla. Tasapainotilassa reaktioon osallistuvien aineiden pitoisuudet säilyvät johtuen alkutuotteiden täydentymisestä ulkopuolelta ja lopputuotteiden poistumisesta ulos. Muutos niiden sisällössä kehossa ei johda, toisin kuin suljetut järjestelmät, uuteen termodynaamiseen tasapainoon. Järjestelmä palaa alkuperäiseen tilaan. Siten kehon sisäisen ympäristön koostumuksen ja ominaisuuksien suhteellinen dynaaminen pysyvyys säilyy, mikä määrää sen fysiologisten toimintojen vakauden. Tätä elävän järjestelmän ominaisuutta kutsutaan eri tavalla homeostaasi.
Organismin elämän aikana paikallaan olevassa tilassa, toisin kuin suljetussa tasapainojärjestelmässä, entropia kasvaa. Samanaikaisesti tapahtuu kuitenkin myös käänteinen prosessi - entropian lasku, joka johtuu alhaisen entropiaarvon omaavien ravinteiden kuluttamisesta ympäristöstä (esimerkiksi korkeamolekyyliset yhdisteet - proteiinit, polysakkaridit, hiilihydraatit jne.) ja hajoamistuotteiden vapautuminen ympäristöön. I.R. Prigoginen kannan mukaan entropian kokonaistuotanto liikkumattomassa tilassa olevalle organismille pyrkii minimiin.
Suuren panoksen epätasapainoisen termodynamiikan kehittämiseen antoi I. R. Prigozhy, Nobel-palkinnon saaja vuonna 1977, joka väitti, että "missä tahansa epätasapainoisessa järjestelmässä on paikallisia alueita, jotka ovat tasapainotilassa. Klassisessa termodynamiikassa tasapaino viittaa koko järjestelmään, mutta epätasapainossa vain sen yksittäisiä osia.
On osoitettu, että entropia tällaisissa järjestelmissä lisääntyy alkion synnyn, regeneraatioprosessien ja pahanlaatuisten kasvainten kasvun aikana.
HCl + NaOH = NaCl + H 2 O, ja jos aineet otettiin vaadituissa suhteissa, liuoksella on neutraali reaktio, eikä siihen jää edes jälkiä suolahaposta ja natriumhydroksidista. Jos yrität suorittaa reaktion tuloksena olevien aineiden natriumkloridin ja veden välillä liuoksessa, muutoksia ei havaita. Tällaisissa tapauksissa he sanovat, että hapon reaktio alkalin kanssa on peruuttamaton, ts. ei ole vastareaktiota. Monet reaktiot ovat käytännössä peruuttamattomia huoneenlämpötilassa, esim.
H2 + Cl2 = 2HCl, 2H2 + O 2 = 2H20 jne.
Monet reaktiot ovat palautuvia jopa normaaleissa olosuhteissa, mikä tarkoittaa, että käänteinen reaktio tapahtuu huomattavassa määrin. Jos esimerkiksi yrität neutraloida erittäin heikon hypokloorihapon vesiliuosta emäksellä, käy ilmi, että neutralointireaktio ei etene loppuun ja liuoksessa on voimakkaasti emäksinen ympäristö. Tämä tarkoittaa, että reaktio HClO + NaOH
NaClO + H2O on reversiibeli, ts. Tämän reaktion tuotteet, jotka reagoivat keskenään, muuttuvat osittain alkuperäisiksi yhdisteiksi. Tämän seurauksena liuoksessa on alkalinen reaktio. Reaktio estereiden muodostamiseksi on palautuva (käänteistä reaktiota kutsutaan saippuoitumiseksi): RCOOH + R"OHRCOOR" + H 2 O, monet muut prosessit.Kuten monet muutkin kemian käsitteet, palautuvuuden käsite on suurelta osin mielivaltainen. Tyypillisesti reaktiota pidetään peruuttamattomana, jos lähtöaineiden pitoisuudet ovat päättymisen jälkeen niin pieniä, ettei niitä voida havaita (tietenkin tämä riippuu analyysimenetelmien herkkyydestä). Kun ulkoiset olosuhteet (ensisijaisesti lämpötila ja paine) muuttuvat, peruuttamaton reaktio voi muuttua palautuvaksi ja päinvastoin. Siten ilmakehän paineessa ja alle 1000 °C lämpötiloissa reaktiota 2H 2 + O 2 = 2H 2 O voidaan silti pitää peruuttamattomana, kun taas lämpötilassa 2500 °C ja sen yläpuolella vesi hajoaa vedyksi ja hapeksi noin 4 %. ja lämpötilassa 3000 ° C jo 20%.
1800-luvun lopulla. Saksalainen fysikaalinen kemisti Max Bodenstein (1871–1942) tutki yksityiskohtaisesti vetyjodidin muodostumis- ja lämpödissosiaatioprosesseja: H 2 + I 2
2HI. Lämpötilaa muuttamalla hän pystyi saavuttamaan etusijalla vain eteenpäin tai vain käänteisen reaktion, mutta yleensä molemmat reaktiot etenivät samanaikaisesti vastakkaisiin suuntiin. Vastaavia esimerkkejä on monia. Yksi tunnetuimmista on ammoniakkisynteesin reaktio 3H 2 + N 22NH3; Myös monet muut reaktiot ovat palautuvia, esimerkiksi rikkidioksidin 2SO 2 + O 2 hapettuminen2SO 3, orgaanisten happojen reaktiot alkoholien kanssa jne.Reaktionopeus ja tasapaino. Olkoon reversiibeli reaktio A + BC + D. Jos oletetaan, että eteenpäin- ja käänteisreaktiot tapahtuvat yhdessä vaiheessa, niin näiden reaktioiden nopeudet ovat suoraan verrannollisia reagenssien pitoisuuksiin: eteenpäin suuntautuvan reaktion nopeus v 1 = k 1 [A][B], käänteinen reaktionopeus v 2 = k 2 [C][D] (hakasulkeet osoittavat reagenssien moolipitoisuudet). Voidaan nähdä, että suoran reaktion edetessä lähtöaineiden A ja B pitoisuudet pienenevät ja vastaavasti suoran reaktion nopeus pienenee. Käänteisen reaktion nopeus, joka on alkuhetkellä nolla (ei ole tuotteita C ja D), kasvaa vähitellen. Ennemmin tai myöhemmin tulee hetki, jolloin eteenpäin- ja taaksepäinreaktioiden nopeudet ovat yhtä suuret. Tämän jälkeen kaikkien aineiden A, B, C ja D pitoisuudet eivät muutu ajan myötä. Tämä tarkoittaa, että reaktio on saavuttanut tasapainotilan, ja aineiden pitoisuuksia, jotka eivät muutu ajan kuluessa, kutsutaan tasapainoiksi. Mutta toisin kuin mekaanisessa tasapainossa, jossa kaikki liike pysähtyy, kemiallisessa tasapainossa molemmat reaktiot, sekä eteenpäin että taaksepäin, jatkuvat, mutta niiden nopeudet ovat samat ja siksi näyttää siltä, että järjestelmässä ei tapahdu muutoksia.On monia tapoja todistaa myötä- ja käänteisten reaktioiden esiintyminen tasapainon saavuttamisen jälkeen. Esimerkiksi, jos pieni määrä vety-isotooppia deuterium D2 viedään vedyn, typen ja ammoniakin seokseen, joka on tasapainoasennossa, herkkä analyysi havaitsee välittömästi deuteriumatomien läsnäolon ammoniakkimolekyyleissä. Ja päinvastoin, jos lisäät järjestelmään vähän deuteroitua ammoniakkia NH 2 D, niin deuterium ilmestyy heti lähtöaineisiin HD- ja D2-molekyylien muodossa. Toinen upea koe suoritettiin Moskovan valtionyliopiston kemian tiedekunnassa. Hopealevy asetettiin hopeanitraattiliuokseen, eikä muutoksia havaittu. Sitten liuokseen lisättiin pieni määrä radioaktiivisia hopea-ioneja, minkä jälkeen hopealevy muuttui radioaktiiviseksi. Tätä radioaktiivisuutta ei voitu "pesä pois" levyn vedellä huuhteleminen tai kloorivetyhapolla. Vain etsaus typpihapolla tai pinnan mekaaninen käsittely hienolla hiekkapaperilla teki sen inaktiiviseksi. Tämä koe voidaan selittää vain yhdellä tavalla: metallin ja liuoksen välillä tapahtuu jatkuva hopeaatomien vaihto, ts. järjestelmässä on reversiibeli reaktio Ag(s) e = Ag + . Siksi radioaktiivisten Ag + -ionien lisääminen liuokseen johti niiden "liittymiseen" levyyn sähköisesti neutraalien, mutta silti radioaktiivisten atomien muodossa.
Näin ollen tasapainossa eivät ole vain kemialliset reaktiot kaasujen tai liuosten välillä, vaan myös metallien ja sedimenttien liukenemisprosessit. Esimerkiksi kiinteä aine liukenee nopeimmin, jos se laitetaan puhtaaseen liuottimeen, kun järjestelmä on kaukana tasapainosta, tässä tapauksessa kyllästyneestä liuoksesta. Vähitellen liukenemisnopeus laskee ja samalla käänteisen prosessin nopeus, aineen siirtyminen liuoksesta kiteiseksi sakaksi, kasvaa. Kun liuos kyllästyy, systeemi saavuttaa tasapainotilan, jossa liukenemis- ja kiteytymisnopeudet ovat yhtä suuret ja sakan massa ei muutu ajan kuluessa.
Tasapainovakio. Tärkein palautuvaa kemiallista reaktiota kuvaava parametri on tasapainovakio TO. Jos kirjoitetaan harkitulle reversiibelille reaktiolle A + DC + D -ehto myötä- ja käänteisten reaktioiden nopeuksien yhtäläisyydelle tasapainotilassa k 1 [A] on yhtä kuin [B] on = k 2 [C] on [D] on yhtä kuin, mistä [C] on [D] on yhtä suuri / [A] on [B] on yhtä kuin = k 1 /k 2 = TO, sitten arvo TO kutsutaan kemiallisen reaktion tasapainovakioksi.Eli tasapainotilassa reaktiotuotteiden pitoisuuden suhde lähtöaineiden pitoisuuden tuloon on vakio, jos lämpötila on vakio (nopeusvakiot k 1 ja k 2 ja siksi tasapainovakio TO riippuvat lämpötilasta, mutta eivät riipu reagenssien pitoisuudesta). Jos reaktioon osallistuu useita lähtöainemolekyylejä ja tuotetta (tai tuotteita) muodostuu useita molekyylejä, nostetaan aineiden pitoisuudet tasapainovakion lausekkeessa niiden stoikiometrisiä kertoimia vastaaviin potenssiin. Joten reaktiolle 3H 2 + N 2
Tasapainovakion 2NH 3 -lauseke kirjoitetaan muodossa K= 2 yhtä suuri / 3 yhtä suuri. Kuvattua menetelmää myötä- ja käänteisten reaktioiden nopeuksiin perustuvaa tasapainovakion johtamiseksi ei voida käyttää yleisessä tapauksessa, koska monimutkaisissa reaktioissa nopeuden riippuvuutta pitoisuudesta ei yleensä ilmaista yksinkertaisella yhtälöllä tai se on yleensä tuntematon. Termodynamiikassa on kuitenkin todistettu, että lopullinen tasapainovakion kaava on oikea.Kaasumaisille yhdisteille voidaan käyttää painetta pitoisuuksien sijasta kirjoitettaessa tasapainovakiota; Ilmeisesti vakion numeerinen arvo voi muuttua, jos yhtälön oikealla ja vasemmalla puolella olevien kaasumaisten molekyylien lukumäärä ei ole sama.
Kuvissa on esitetty kaavioita, jotka osoittavat, kuinka järjestelmä lähestyy tasapainoa (tällaisia käyriä kutsutaan kineettisiksi käyriksi).
1. Olkoon reaktion peruuttamaton. Sitten k 2 = 0. Esimerkki on vedyn reaktio bromin kanssa 300°C:ssa. Kineettiset käyrät osoittavat aineiden A, B, C, D (tässä tapauksessa H 2, Br 2 ja HBr) pitoisuuksien muutoksen ajasta riippuen. . Yksinkertaisuuden vuoksi reagenssien H2- ja Br2-alkupitoisuuksien oletetaan olevan samat. Voidaan nähdä, että irreversiibelin reaktion seurauksena lähtöaineiden pitoisuudet pienenevät nollaan, kun taas tuotteiden pitoisuuksien summa saavuttaa lähtöaineiden pitoisuuksien summan. Voidaan myös nähdä, että reaktionopeus (kineettisten käyrien jyrkkyys) on suurin reaktion alussa ja reaktion päätyttyä kineettiset käyrät saavuttavat vaakaleikkauksen (reaktionopeus on nolla). Irreversiibelien reaktioiden tapauksessa tasapainovakiota ei oteta käyttöön, koska sitä ei ole määritelty (K
® Ґ ).2. Anna k 2 = 0 ja k 2 k 1 ja TO> 1 (vedyn reaktio jodin kanssa 300 °C:ssa). Aluksi kineettiset käyrät eivät juuri eroa edellisestä tapauksesta, koska käänteisreaktion nopeus on alhainen (tuotteiden pitoisuus on alhainen). Kun HI kerääntyy, käänteisen reaktion nopeus kasvaa ja eteenpäin suuntautuva reaktio vähenee. Jossain vaiheessa ne muuttuvat tasaisiksi, minkä jälkeen kaikkien aineiden pitoisuudet eivät enää muutu ajan myötä, reaktionopeus on nolla, vaikka reaktio ei olekaan päättynyt. Tässä tapauksessa ( K> 1) ennen tasapainon saavuttamista (varjostettu osa) suoralla reaktiolla on aikaa edetä huomattavan syvälle, joten tasapainoseoksessa on enemmän tuotteita (C ja D) kuin lähtöaineissa A ja B tasapaino siirtyy oikein.
3. Etikkahapon (A) esteröintireaktiossa etanolin (B) kanssa 50 °C:ssa eteenpäin suuntautuvan reaktion nopeusvakio on pienempi kuin käänteisen: k 1 k 2 siis K 4. Siinä suhteellisen harvinaisessa tapauksessa, kun myötä- ja vastareaktioiden nopeusvakiot ovat samat ( k 1 = k 2 , K= 1), reaktiolle A + B = C + D, kun [A] 0 = [B] 0 tasapainoseoksessa, lähtöaineiden ja tuotteiden pitoisuudet ovat samat ja kineettiset käyrät sulautuvat yhteen. Joskus tällaiset olosuhteet voidaan luoda valitsemalla lämpötila oikein. Esimerkiksi reversiibelissä reaktiossa CO + H 2 O = H 2 + CO 2 TO= 1 noin 900°C:n lämpötilassa. Korkeammissa lämpötiloissa tämän reaktion tasapainovakio on alle 1 (esimerkiksi 1000°C:ssa TO= 0,61) ja tasapaino siirtyy kohti CO:ta ja H 2 O:ta. Alemmissa lämpötiloissa K> 1 (esimerkiksi 700 °C:ssa TO= 1,64) ja tasapaino siirtyy kohti CO 2:ta ja H2:ta.
Merkitys K voi toimia reaktion peruuttamattomuuden ominaisuutena näissä olosuhteissa. Niin jos K on erittäin korkea, mikä tarkoittaa, että reaktiotuotteiden pitoisuudet ovat paljon korkeampia kuin lähtöaineiden pitoisuudet tasapainotilassa, ts. reaktio oli melkein täydellinen. Esimerkiksi reaktiolle NiO + H2
Ni + H 2 O lämpötilassa 523 K (250 °C) TO= [H 2 O] on yhtä suuri / [H 2 ] = 800 (kiintoaineiden pitoisuudet ovat vakioita ja lausekkeessa TO ei sisälly). Näin ollen suljetussa tilavuudessa, tasapainon saavuttamisen jälkeen, vesihöyryn pitoisuus on 800 kertaa suurempi kuin vedyn (tässä pitoisuudet voidaan korvata niihin verrannollisilla paineilla). Joten tämä reaktio ilmoitetussa lämpötilassa etenee melkein loppuun asti. Mutta reaktiolle WO 2 + 2H 2W + 2H 2 O samassa lämpötilassa TO= ([H 2 ] yhtä suuri / [H 2 O] yhtä suuri) 2 = 10 27, joten vety ei käytännössä pelkistä volframidioksidia 500 K lämpötilassa.Arvot TO Jotkin reaktiot on esitetty taulukossa.
Reaktio | Lämpötila, o C | TO |
H2 + Cl22HCl | 25 | 4·10 31 |
1270 | 5 10 8 | |
H 2 + I 2 (g) valign="TOP"> 25 | 800 | |
1035 | 45 | |
I 2 (g) valign="TOP"> 1275 | 0,003 | |
1475 | 0,07 | |
3H 2 + N 2 valign="TOP"> 25 | 7 10 5 | |
775 | 0,035 | |
CaCO 3 valign="TOP"> 762 | 100 | |
837 | 300 | |
904 | 800 |
Tasapainovakiot mitataan tai voidaan laskea useille reaktioille eri lämpötiloissa, jos reaktion lämpövaikutus tunnetaan. Tasapainovakion kvantitatiivinen muutos lämpötilan kanssa määräytyy reaktion lämpövaikutuksen (entalpian) etumerkillä ja absoluuttisella arvolla
D H: K= K 0 e D H/ RT, Missä K 0 vakio, lämpötilasta riippumaton, R kaasuvakio, T absoluuttinen lämpötila, e luonnollisten logaritmien kanta. Kemiallisen termodynamiikan tärkein menestys oli kyky laskea kemiallisten reaktioiden tasapainovakion arvot eri lämpötiloissa ja vastaavasti laskea lähtöaineiden ja tuotteiden tasapainopitoisuudet ilman lukuisia ja työvoimavaltaisia kokeita. Esimerkkejä tällaisista laskelmista.Rauta(II)oksidin FeO + H2 vetypelkistysreaktio
Fe + H 2 O(g) heikosti endoterminen: D H = +23 kJ/mol (termodynamiikassa on hyväksytty, että eksotermisille reaktioille D N D H > 0). Tähän reaktioon K= / = 0,004 500 K:ssa ja nousee lämpötilan noustessa 0,85:een 1500 K:ssa. Näin ollen FeO riittävän korkeassa lämpötilassa pelkistyy vedyn vaikutuksesta, vaikka suljetussa astiassa, jos vesihöyryä ei poisteta, sitä esiintyy merkityksettömässä määrin .Kromi(III)oksidin Cr 2 O 3 + 3H 2 pelkistysreaktio
2Cr + 3H 2 O(g) on paljon endoterminen: D H = +106 kJ (per 1 mooli Cr203). Tämän reaktion tasapainovakio on K= 3/3 = 10 23 500 K:ssa ja jopa 1500 K:ssa se on hyvin pieni ( K= 10 9). Näin ollen tämä oksidi ei pelkistä vedyllä missään lämpötilassa.Kuparioksidin CuO + H 2 pelkistysreaktio
Cu + H 2 O (g)eksoterminen:
D H = 80 kJ/mol. Tasapainovakio on erittäin korkea jo huoneenlämmössä ( K= 10 12), mutta reaktionopeus on mitätön. Lämpötilan noustessa tämä vakio pienenee (koska D H Tasapainovakiolaskelmat ovat erittäin tärkeitä harjoittelun kannalta. Esimerkiksi ammoniakkisynteesille lisäys TO lämpötilan alentaminen auttaa, mutta mitä alhaisempi lämpötila, sitä hitaampi reaktio. Nopeuttaaksesi sitä, sinun on nostettava lämpötilaa (kun uhrataan ammoniakin vapautuminen). Katalyytin lisääminen myös nopeuttaa reaktiota. Siten on tarpeen löytää optimaalinen suhde kaikkien prosessiparametrien välillä teollista synteesiä varten, mutta toistaiseksi ei ole olemassa teollisia katalyyttejä, jotka mahdollistaisivat reaktion suorittamisen vähintään noin 100 °C:n lämpötiloissa, kun ammoniakin pitoisuus on tasapainoseos on melko korkea, joten on tarpeen käyttää toista menetelmää tasapainon siirtämiseksi ammoniakkipuolella lisää painetta säilyttäen samalla korkea lämpötila.Käytännön kannalta herää tärkeä kysymys: onko mahdollista katalyytin avulla siirtää kemiallista tasapainoa haluttuun suuntaan ja näin lisätä tuotteen saantoa? Osoittautuu, että ei. Katalyytin lisääminen järjestelmään, jossa tapahtuu reversiibeli reaktio, johtaa sekä myötä- että käänteisen reaktion aktivointienergian vähenemiseen saman verran ( cm. KEMIALLINEN KINETIIKKA). Tämä tarkoittaa, että katalyytti nopeuttaa molempia reaktioita yhtä paljon. Siten palautuvissa reaktioissa katalyytin tehtävänä on vain saavuttaa tasapaino nopeammin. Kineettiset käyrät reversiibelille reaktiolle katalyytin läsnä ollessa on esitetty kuvassa. 4 katkoviivaa.
Tasapainot elektrolyyttiliuoksissa: liukoisuuden tulo. Kiinteiden elektrolyyttien liuoksissa (useimmiten nämä ovat emäksiä ja suoloja) tasapaino tapahtuu kahden faasin rajalla, esimerkiksi: AgCl(sol) = Ag + + Cl . Molemmat prosessit, suorat ja käänteiset, tapahtuvat hyvin nopeasti: riittää, että liuokseen lisätään kaliumjodidia AgCl-sakan kanssa ja sekoitetaan seosta, ja melkein heti kaikki valkoinen hopeakloridi muuttuu keltaiseksi jodidiksi AgI; jos liuokseen lisätään väritöntä natriumsulfidia, muodostuu välittömästi musta hopeasulfidi Ag 2 S.Vastaaville prosesseille voimme myös kirjoittaa tasapainovakion lausekkeen. Tätä vakiota kutsutaan liukoisuustuloksi (SP). Yleensä tasapainolle A x B y(TV)
x A y+ + y B x+ PR = [A] x[B] y. Siten kyllästetyssä liuoksessa olevien ionipitoisuuksien tulo sopiviin tehoihin nostettuna on vakioarvo tietyssä lämpötilassa. Useiden samanlaisten yhdisteiden PR-arvon mukaan (indeksit x Ja y niillä on sama) voidaan arvioida niiden suhteellinen liukoisuus: mitä pienempi PR, sitä pienempi liukoisuus. Voit esimerkiksi verrata FeS:n ja CuS:n liukoisuutta (mooliyksikköinä), mutta et voi verrata CuS:n ja Ag 2 S:n PR-arvoja (erilaiset). X). Joidenkin heikosti liukenevien yhdisteiden PR-arvo on annettu taulukossa.Aine | JNE |
AgCl | 1,8·10 –10 |
AgBr | 5.3·10 –13 |
AgI | 8.3·10 –17 |
Ca(OH)2 | 6,5·10 –6 |
Fe(OH)2 | 7.1·10 –16 |
Cu(OH)2 | 8.3·10 –20 |
Al(OH)3 | 3,2·10 –34 |
Fe(OH)3 | 6,3·10 –38 |
CaSO4 | 2,5·10 –5 |
PbSO4 | 1,6·10 –8 |
BaS04 | 1,1·10 –10 |
CaCO3 | 3,8·10 –9 |
BaCO3 | 4,0·10 –10 |
PbCO3 | 7,5 10-14 |
BaF 2 | 1,1·10 –6 |
CaF2 | 4,0 10-11 |
Ca 3 (PO 4) 2 | 2,0·10 –29 |
Ba 3 (PO 4) 2 | 6,0·10 –39 |
FeS | 5·10 –18 |
ZnS | 2,5 10-22 |
CuS | 6·10 –36 |
Ag2S | 6 · 10 -50 |
HgS | 1,6·10 –52 |
Ilmaisusta for To a Voidaan nähdä, että vahvoilla hapoilla, jotka dissosioituvat lähes täydellisesti, H+- ja A-ionien pitoisuudet ovat lähellä liuokseen lisätyn hapon alkupitoisuutta, kun taas dissosioitumattomien HA-molekyylien pitoisuus liuoksessa on lähellä nolla. Tämän seurauksena dissosiaatiovakio on hyvin suuri. Toisaalta heikkojen happojen vakio on pieni. Esimerkiksi etikkahapolle To a= 1,8 10 5 ja vahvemmalle muurahaiselle To a= 1,8·10 4. Vahvimmille hapoille arvo To a voi ylittää 10 10 .
Jos happo dissosioituu vähäisessä määrin, johdettu kaava vetyionien pitoisuuden laskemiseksi yksinkertaistuu huomattavasti. Itse asiassa heikolla dissosiaatiolla happomolekyylien pitoisuus Kanssa 0 ei käytännössä pienene, joten Kanssa 0
» . Tässä tapauksessa tasapainovakion lauseke kirjoitetaan muodossa TO= 2 /Kanssa 0, mistä =. Etikkahappo on heikko happo; huoneenlämpötilassa TO sille se on 1,75·10 5, ts. tasapaino siirtyy vasemmalle kohti dissosioitumattomia happomolekyylejä. klo Kanssa 0 = 1 mol/l == 0,0042 mol/l, so. Hyvin pieni osa molekyyleistä dissosioitui. Dissosiaatioaste (se voidaan laskea kaavalla) on tässä tapauksessa 0,0042 tai 0,42 %. Kun happoa laimennetaan, dissosiaatioaste kasvaa. Esimerkiksi milloin c 0 = 0,01 mol/l == 0,00042 mol/l, ja dissosiaatioaste on= 0,042 tai 4,2 %. Jos happo on moniemäksinen (esimerkiksi H 3 PO 4), sille on otettava käyttöön useita dissosiaatiovakioita, jotka vastaavat yhden, kahden jne. H+-ionit. Fosforihapolle siis TO a = 7,5 × 10 3 dissosiaatiolle ensimmäisessä vaiheessa, 6,3 × 10 8 toisessa vaiheessa ja 1,3 × 10 12 kolmannessa vaiheessa.Mukavuussyistä dissosiaatiovakion sijasta käytetään yleensä arvoa p To a, jota kutsutaan happamuusindeksiksi ja joka määritetään (analogisesti vetyindeksin kanssa) lausekkeella p TO a = lg TO a. Tässä mitä pienempi p:n arvo To a, sitä vahvempi happo. Joten etikkahapon s To a= 4,7, muurahaiselle s To a= 3,7. Useimmille tunnetuille hapoille s To a saa arvot välillä 1 - 14. Vahvimmilla hapoilla, jotka dissosioituvat lähes täydellisesti vesiliuoksessa, on p To a p arvot To a joillekin hapoille huoneenlämpötilassa on annettu taulukossa (moniemäksisille hapoille on annettu dissosiaatiota kuvaava arvo vasta ensimmäisessä vaiheessa). Hapot on listattu p-arvon mukaan laskevassa järjestyksessä K a, eli hapon vahvuuden lisääntymisjärjestyksessä.
Acid | s To a |
H2O2 | 11,6 |
C6H5OH | 10,0 |
H2SiO3 | 9,7 |
H2SnO3 | 9,4 |
H3BO3 | 9,2 |
HCN | 9,1 |
H2S | 7,2 |
H2CO3 | 6,4 |
CH3COOH | 4,8 |
C 6 H 8 O 6 (askorbiinihappo) | 4,1 |
UNDC | 3,8 |
HNO2 | 3,4 |
HF | 3,2 |
C 6 H 8 O 7 (sitruuna) | 3,1 |
C 4 H 6 O 6 (viini) | 3,0 |
H3PO4 | 2,1 |
H2SO3 | 1,8 |
CCl3COOH | 1,7 |
H2C2O4 | 1,3 |
HIO 3 | 0,8 |
H2Cr04 | –1 |
HNO3 | –1,6 |
HMnO4 | –2,3 |
H2SO4 | –3 |
HCl | –7 |
HBr | –9 |
HEI | –11 |
Vedelle, joka on sekä heikko happo että yhtä vahvuinen emäs: H 2 O
H + + OH voimme myös kirjoittaa tasapainovakion TO= /. Puhtaassa vedessä [H 2 O]:n pitoisuus on vakioarvo, joka on 55,6 mol/l. Tämä arvo muuttuu vähän laimeissa happojen ja emästen vesiliuoksissa. Siksi tällaisille ratkaisuille tuote = TO on myös vakiomäärä ja sitä kutsutaan veden ionituotteeksi. 25 °C:ssa se on 10 14, ja vastaavasti [H + ] = [OH ] = 10 7 mol/l ( cm. VETYOSAISIN ( P N) ).Le Chatelierin periaate. Vuonna 1884 ranskalainen fysikaalinen kemisti ja metallurgi Henri Louis Le Chatelier(1850-1936) muotoili kemiallisen tasapainon siirtymän yleisen lain: "Jos kemiallisessa tasapainotilassa olevaan järjestelmään kohdistuu ulkoinen vaikutus (muuttuu lämpötilaa, painetta, aineiden pitoisuuksia), tasapaino-asema siirtyy tällaisessa tilassa. suuntaa ulkoisen vaikutuksen heikentämiseksi." Joka tapauksessa tasapaino siirtyy, kunnes syntyy uusi tasapainoasema, joka vastaa uusia olosuhteita. Tämän periaatteen avulla on helppo ennustaa laadullisia muutoksia tasapainojärjestelmässä olosuhteiden muuttuessa.Kuinka järjestelmä voi "vastustaa" ulkoisten olosuhteiden muutoksia? Jos esimerkiksi tasapainoseoksen lämpötilaa nostetaan kuumentamalla, järjestelmä itsessään ei tietenkään voi "heikentää" ulkoista lämmitystä, mutta tasapaino siinä siirtyy siten, että reaktiojärjestelmä kuumennetaan tiettyyn lämpötilaan. vaatii suuremman määrän lämpöä kuin siinä tapauksessa, jos tasapaino ei muuttuisi. Tällöin tasapaino siirtyy niin, että lämpö imeytyy, ts. kohti endotermistä reaktiota. Tämä voidaan tulkita "järjestelmän haluksi heikentää ulkoista vaikutusta". Toisaalta, jos yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella on epätasainen määrä kaasumaisia molekyylejä, tasapainoa tällaisessa järjestelmässä voidaan siirtää muuttamalla painetta. Paineen kasvaessa tasapaino siirtyy sille puolelle, jossa kaasumaisten molekyylien määrä on pienempi (ja tällä tavalla "vastaa" ulkoista painetta). Jos kaasumaisten molekyylien lukumäärä ei muutu reaktion aikana
(H2 + Br2 (g)
2HBr, CO + H2O (g) CO 2 + H 2), paine ei vaikuta tasapainoasentoon. On huomattava, että lämpötilan muuttuessa muuttuu myös reaktion tasapainovakio, kun taas kun vain paine muuttuu, se pysyy vakiona.Useita esimerkkejä Le Chatelier'n periaatteen käytöstä ennustamaan kemiallisen tasapainon muutoksia. Reaktio 2SO2 + O2
2SO 3 (g) on eksoterminen. Jos lämpötilaa nostetaan, SO 3:n hajoamisen endoterminen reaktio hyödyntää ja tasapaino siirtyy vasemmalle. Jos alennat lämpötilaa, tasapaino siirtyy oikealle. Siten SO 2:n ja O 2:n seos otettuna stoikiometrisessä suhteessa 2:1 ( cm. STOICHIOMERIS), muuttuu 400 °C:n lämpötilassa ja ilmakehän paineessa S03:ksi noin 95 %:n saannolla, so. tasapainotila näissä olosuhteissa on siirtynyt lähes kokonaan S03:a kohti. 600°C:ssa tasapainoseos sisältää jo 76 % SO 3:a ja 800°C:ssa vain 25 %. Tästä syystä rikkiä poltettaessa ilmassa muodostuu pääasiassa SO 2:ta ja vain noin 4 % SO 3:a. Reaktioyhtälöstä seuraa myös, että kokonaispaineen nousu systeemissä siirtää tasapainoa oikealle ja paineen laskun myötä tasapaino siirtyy vasemmalle.Vedyn reaktio sykloheksaanista bentseeniksi
C6H6 + 3H2 suoritetaan kaasufaasissa, myös katalyytin läsnä ollessa. Tämä reaktio tapahtuu energiankulutuksella (endoterminen), mutta molekyylien lukumäärän kasvaessa. Siksi lämpötilan ja paineen vaikutus siihen on täsmälleen päinvastainen kuin mitä havaitaan ammoniakkisynteesin tapauksessa. Nimittäin: bentseenin tasapainopitoisuuden kasvua seoksessa helpottaa lämpötilan nousu ja paineen lasku, joten reaktio suoritetaan teollisuudessa matalissa paineissa (23 atm) ja korkeissa lämpötiloissa (450500 ° C). Tässä lämpötilan nousu on "kaksinkertainen suotuisa": se ei vain lisää reaktionopeutta, vaan myös edistää tasapainon siirtymistä kohti kohdetuotteen muodostumista. Tietysti vielä suurempi paineen lasku (esim. 0,1 atm) aiheuttaisi tasapainon siirtymisen edelleen oikealle, mutta tällöin reaktorissa olisi liian vähän ainetta ja myös reaktionopeus pienenisi. , jotta kokonaistuottavuus ei nousisi, vaan laskisi. Tämä esimerkki osoittaa jälleen kerran, että taloudellisesti perusteltu teollinen synteesi on onnistunut liike "Scyllan ja Charybdisin" välillä.Le Chatelierin periaate toimii myös ns. halogeenikierrossa, josta valmistetaan titaania, nikkeliä, hafniumia, vanadiinia, niobiumia, tantaaleja ja muita erittäin puhtaita metalleja. Metallin reaktio halogeenin kanssa, esimerkiksi Ti + 2I 2
TiI 4 vapauttaa lämpöä ja siksi lämpötilan noustessa tasapaino siirtyy vasemmalle. Siten 600 °C:ssa titaani muodostaa helposti haihtuvaa jodidia (tasapaino siirtyy oikealle), ja 110 °C:ssa jodidi hajoaa (tasapaino siirtyy vasemmalle) vapauttaen erittäin puhdasta metallia. Tämä sykli toimii myös halogeenilampuissa, joissa kelasta haihtunut ja kylmemmille seinille laskeutunut volframi muodostaa halogeenien kanssa haihtuvia yhdisteitä, jotka hajoavat uudelleen kuumalla kelalla ja volframi siirtyy alkuperäiselle paikalleen.Lämpötilan ja paineen muuttamisen lisäksi on olemassa toinenkin tehokas tapa vaikuttaa tasapainoasentoon. Kuvitellaan se tasapainoseoksesta
C + D aine erittyy. Le Chatelier'n periaatteen mukaisesti järjestelmä "vastaa" välittömästi tällaiseen vaikutukseen: tasapaino alkaa muuttua siten, että se kompensoi tämän aineen menetystä. Esimerkiksi, jos aine C tai D (tai molemmat kerralla) poistetaan reaktiovyöhykkeeltä, tasapaino siirtyy oikealle ja jos aineet A tai B poistetaan, se siirtyy vasemmalle. Minkä tahansa aineen lisääminen järjestelmään siirtää myös tasapainoa, mutta toiseen suuntaan.Aineita voidaan poistaa reaktioalueelta eri tavoin. Esimerkiksi jos tiiviisti suljetussa vesisäiliössä on rikkidioksidia, syntyy tasapaino kaasumaisen, liuenneen ja reagoineen rikkidioksidin välille:
S02 (p) + H20 H2SO3. Jos astia avataan, rikkidioksidi alkaa vähitellen haihtua eikä voi enää osallistua prosessiin, tasapaino alkaa siirtyä vasemmalle, kunnes rikkihappo hajoaa kokonaan. Samanlainen prosessi voidaan havaita joka kerta, kun avaat pullon limonadia tai kivennäisvettä: CO 2 -tasapaino (g) CO 2 (p) + H20 H 2 CO 3 siirtyy vasemmalle hiilidioksidin haihtuessa.Reagenssin poistaminen järjestelmästä ei ole mahdollista vain kaasumaisten aineiden muodostumisen kautta, vaan myös sitomalla yksi tai toinen reagenssi muodostamaan liukenematon yhdiste, joka saostuu. Esimerkiksi, jos ylimäärä kalsiumsuolaa lisätään C02:n vesiliuokseen, niin Ca2+-ionit muodostavat CaC03-sakan reagoimalla hiilihapon kanssa; tasapaino CO 2 (p) + H 2 O
H 2 CO 3 siirtyy oikealle, kunnes veteen ei ole enää liuennutta kaasua.Tasapainoa voidaan myös siirtää lisäämällä reagenssia. Siten kun FeCl 3:n ja KSCN:n laimeat liuokset yhdistetään, rautatiosyanaatin (rodanidin) muodostumisen seurauksena ilmaantuu punertavan oranssi väri:
FeCl3 + 3KSCN Fe(SCN)3 + 3KCl. Jos liuokseen lisätään lisää FeCl 3:a tai KSCN:a, liuoksen väri kasvaa, mikä viittaa tasapainon siirtymiseen oikealle (ikään kuin heikentäisi ulkoista vaikutusta). Jos lisäät liuokseen ylimääräisen KCl:n, tasapaino siirtyy vasemmalle värin heikkeneessä vaaleankeltaiseksi.Ei turhaan Le Chatelier'n periaatteen muotoilu osoittaa, että ulkoisten vaikutusten tulokset on mahdollista ennustaa vain tasapainotilassa oleville järjestelmille. Jos tämä ohje laiminlyödään, on helppo tehdä täysin vääriä johtopäätöksiä. Tiedetään esimerkiksi, että kiinteät emäkset (KOH, NaOH) liukenevat veteen suurella lämpömäärällä, liuos lämpenee lähes yhtä paljon kuin sekoittamalla väkevää rikkihappoa veteen. Jos unohdamme, että periaate pätee vain tasapainojärjestelmiin, voimme tehdä virheellisen johtopäätöksen, että lämpötilan noustessa KOH:n vesiliukoisuuden pitäisi laskea, koska juuri tämä tasapainon muutos sakan ja kylläisen liuoksen välillä on johtaa "ulkoisen vaikutuksen heikkenemiseen". KOH:n liuotusprosessi veteen ei kuitenkaan ole lainkaan tasapainossa, koska siinä on mukana vedetön emäs, kun taas tyydyttyneen liuoksen kanssa tasapainossa oleva sakka on KOH-hydraatteja (pääasiassa KOH 2H 2 O). Tämän hydraatin siirtyminen sedimentistä liuokseen on endoterminen prosessi, ts. ei liity lämmitystä, vaan liuoksen jäähdytystä, joten Le Chatelierin tasapainoprosessin periaate toteutuu myös tässä tapauksessa. Samalla tavalla, kun vedettömät suolat CaCl 2, CuSO 4 jne. liuotetaan veteen, liuos lämpenee ja kun kiteiset hydraatit CuSO 4 · 5H 2 O, CaCl 2 · 6H 2 O liuotetaan, se jäähtyy.
Oppikirjoista ja populaarikirjallisuudesta löytyy toinenkin mielenkiintoinen ja opettavainen esimerkki Le Chatelier'n periaatteen virheellisestä käytöstä. Jos asetat ruskean typpidioksidin NO 2:n ja värittömän tetroksidin N 2 O 4:n tasapainoseoksen läpinäkyvään kaasuruiskuun ja puristat sitten kaasua nopeasti männällä, värin intensiteetti voimistuu välittömästi ja jonkin ajan kuluttua (kymmenien sekuntien) ) se heikkenee uudelleen, vaikka ei saavutakaan alkuperäistä. Tämä kokemus selitetään yleensä näin. Seoksen nopea puristaminen lisää painetta ja siten molempien komponenttien pitoisuutta, jolloin seos tummenee. Mutta paineen nousu Le Chatelierin periaatteen mukaisesti siirtää tasapainoa 2NO 2 -järjestelmässä
N 2 O 4 kohti väritöntä N 2 O 4 (molekyylien määrä vähenee), joten seos vaalenee vähitellen lähestyen uutta tasapainoasemaa, joka vastaa lisääntynyttä painetta.Tämän selityksen virheellisyys johtuu siitä, että sekä N 2 O 4:n dissosioitumisen että NO 2:n dimerisoitumisen reaktiot tapahtuvat erittäin nopeasti, joten tasapaino muodostuu joka tapauksessa sekunnin miljoonasosissa, joten mäntää on mahdotonta työntää niin. nopeasti tasapainottaakseen. Tämä koe voidaan selittää eri tavalla: kaasun puristus aiheuttaa merkittävän lämpötilan nousun (jokainen, joka on joutunut täyttämään renkaan polkupyörän pumpulla, tuntee tämän ilmiön). Ja saman Le Chatelier -periaatteen mukaisesti tasapaino siirtyy välittömästi kohti endotermistä reaktiota, joka tapahtuu lämmön absorption yhteydessä, ts. N 2 O 4:n dissosiaatiota kohti seos tummuu. Sitten ruiskussa olevat kaasut jäähtyvät hitaasti huoneenlämpöisiksi ja tasapaino siirtyy jälleen kohti tetroksidiseosta vaalenee.
Le Chatelierin periaate toimii hyvin myös tapauksissa, joilla ei ole mitään tekemistä kemian kanssa. Normaalisti toimivassa taloudessa liikkeessä olevan rahan kokonaismäärä on tasapainossa niiden tavaroiden kanssa, joita sillä rahalla voidaan ostaa. Mitä tapahtuu, jos "ulkoinen vaikutus" osoittautuu hallituksen haluksi tulostaa lisää rahaa maksaakseen velkojaan? Le Chatelier'n periaatteen tiukasti noudattaen tavaroiden ja rahan välinen tasapaino muuttuu siten, että se heikentää kansalaisten mielihyvää saada enemmän rahaa. Nimittäin tavaroiden ja palveluiden hinnat nousevat ja näin saavutetaan uusi tasapaino. Toinen esimerkki. Yhdessä Yhdysvaltojen kaupungeissa päätettiin päästä eroon jatkuvista liikenneruuhkista laajentamalla moottoriteitä ja rakentamalla liikenneyhteyksiä. Tämä auttoi jonkin aikaa, mutta sitten iloiset asukkaat alkoivat ostaa lisää autoja, joten pian liikenneruuhkat ilmaantuivat uudelleen, mutta uudella ”tasapainolla” teiden ja teiden välillä.
ó suurempi määrä autoja.Tasapaino redox-reaktioissa liuoksessa. Vesiliuoksissa tapahtuvien redox-reaktioiden termodynaamisen mahdollisuuden määrittämiseksi sähköpotentiaalin E käsite, joka ilmaistaan voltteina ( cm. KEMIALLISET VIRTALÄHTEET). Reaktiolle aA + bBcC + dD Nernst-yhtälöä käytetään kriteerinä:E = E 0 ( RT/nF)ln([C] c [D] d /[A] a [B] b), missä E 0 standardipotentiaali, n hapettimesta pelkistimeen siirtyneiden elektronien lukumäärä, F Faradayn vakio. Jos rajoitamme lämpötilan 25 °C (T = 298 K), korvaa arvot R Ja F, ja siirrytään luonnollisista logaritmeista desimaalilukuihin, saamme: E = E 0 (0,058/ n)log([C] c [D] d /[A] a [B] b). Jos tietylle reaktiolle laskettu arvo E> 0, niin reaktio ei etene, tai pikemminkin tasapaino siirtyy vasemmalle ja sitä enemmän E. Jos E E.
Nernst-yhtälöä käyttämällä voimme harkita tätä "outoa" reaktiota:
Cu + 2H + = Cu 2+ + H 2 ja selvitä mikä sen potentiaali on E eri olosuhteissa. Olkoon vedyn paine yksinkertaisuuden vuoksi 1 atm ja vetyionien pitoisuus liuoksessa 1 mol/l, ts. vain kupari-ionien pitoisuus muuttuu. Ottaen huomioon, että kaikki redox-potentiaalit kirjoitetaan yleensä pelkistysreaktioiksi (esim. kuparille Cu 2+ + 2e
® Cu), tarkasteltavan reaktion Nernst-yhtälö saadaan muodossa: E = E 0 + 0,029 lg.Olkoon liuoksessa jo kuparisuolaa, ja = 1 mol/l. Sitten log = 0 ja E = E 0 . Vakioelektrodipotentiaali kuparille E o on tiedossa ja on +0,34 V. Tämä tarkoittaa, että kupari ei liukene tarkasteluissa olosuhteissa ionien muodossa. Päinvastoin, käänteinen reaktio Cu 2+ + H 2 = Cu + 2H + on termodynaamisesti sallittu; Venäläinen kemisti N. N. Beketov todisti vuonna 1865 mahdollisuuden syrjäyttää metalleja (kupari, hopea, elohopea) niiden suoloista vedyllä (paineella). Onko mahdollista saada reaktio kulkemaan vastakkaiseen suuntaan, ts. liuottaa kupari happoon? Tasapainon siirtämiseksi oikealle sinun on pienennettävä arvoa E ja tehdä siitä negatiivinen. Kuten Nernstin kaavasta voidaan nähdä, vähentää E on välttämätöntä vähentää kupari-ionien pitoisuutta liuoksessa. Kaava osoittaa myös, että tämän vähennyksen on oltava erittäin voimakas. Todellakin, vaikka liuoksessa olisi vain 10 9 mol/l kupari-ioneja, ts. miljardi kertaa pienempi kuin standardipitoisuus, potentiaali
E = E 0 + 0,029 lg = 0,34 + 0,029 lg(10 9) = 0,034 + 0,029 (9) = +0,08 V ja reaktio ei etene. Mutta niin merkityksettömällä pitoisuudella 1 litra liuosta sisältää vain 0,000064 mg kupari-ioneja. Myös puhtaassa vedessä kuparin liukoisuus on korkeampi, puhumattakaan suola- tai rikkihapoista. Siksi kupari ei liukene veteen eikä laimeisiin happoihin. Tarkemmin sanottuna liukeneminen tapahtuu vain ensimmäisinä hetkinä, kun taas liuoksessa ei ole lainkaan kuparia ja E E muuttuu positiiviseksi ja reaktio pysähtyy (emme puhu hapettavista hapoista, kuten typpi tai kuuma väkevä rikkihappo, joissa kuparin liukenemismekanismi on täysin erilainen.)
0 .34 + 0,029log = 0, josta log = 11,7 tai suunnilleen = 10 12 mol/l. Onko käytännössä mahdollista saavuttaa näin pieniä arvoja? Kemistit tietävät erilaisia tapoja vähentää kupari- (ja muiden metalli-)-ionien pitoisuutta erittäin alhaiselle tasolle. Yksi niistä on ionien sitoutuminen erittäin vahvoiksi komplekseiksi, jotka eivät melkein hajoa muodostaen vapaita ioneja. Tällaisia voimakkaita kompleksinmuodostajia ovat esimerkiksi syanidi-ionit. Siksi kaliumsyanidin läsnä ollessa kupari liukenee jopa veteen (tässä tapauksessa tapahtuu vain yhden elektronin hapettuminen Cu +:ksi): 2 Cu + H2O + 4KCN = 2K + 2KOH + H2.Lisätekijä, joka vaikuttaa potentiaalin vähenemiseen E suuri vetyionipitoisuus liuoksessa. Mutta käytännössä tätä pitoisuutta ei voida lisätä kovin paljon; esimerkiksi väkevässä suolahapossa = 10 mol/l. Mutta näissä olosuhteissa Cl-anionit, joita on myös monia liuoksessa, pystyvät sitomaan kertavarauksella varattuja Cu + -kationeja melko vahvoiksi komplekseiksi. Tämän seurauksena kupari voi reagoida hitaasti väkevän suolahapon kanssa: Cu + 4HCl = 2H + H 2 (liuennut happi edistää myös kuparin hapettumista). Vahvan jodihapon liuoksissa jopa hopea liukenee vedyn vapautuessa, koska Ag + -ionit sitoutuvat tässä tapauksessa erittäin vahvoiksi jodidikomplekseiksi, jotka eivät melkein hajoa I- ja Ag + -ioneiksi.
Ilja Leenson
KIRJALLISUUS Shelinsky G.I. Kemiallisten prosessien teorian perusteet. M., Koulutus, 1989Leenson I.A. Kemialliset reaktiot: Lämpövaikutus, tasapaino, nopeus. M., Astrel, 2002
Paineenmuutos järjestelmässä siirtää tasapainoa vain reaktioissa, joissa on mukana kaasumaisia aineita. Kun se tapahtuu, kaasumaisten aineiden moolien määrä voi muuttua. Sitten:
kun paine kasvaa, järjestelmä pyrkii alentamaan sitä, ja tasapaino siirtyy reaktion suuntaan, mikä tapahtuu kaasumaisten aineiden moolien määrän vähenemisen myötä;
kun paine laskee, sillä on taipumus nostaa sitä, ja tasapaino siirtyy reaktion suuntaan, mikä tapahtuu kaasumaisten aineiden moolien määrän lisääntyessä;
paine ei vaikuta systeemin tasapainoon, jos kaasumaisten aineiden moolimäärä ei muutu reaktion aikana.
Esimerkki 6. Mihin suuntaan tasapaino muuttuu?
2NO (g) + Cl 2 (g) 2NOCl (g),
jos järjestelmän paine kaksinkertaistuu. Vahvista vastauksesi laskelmilla.
Ratkaisu.
1. Koska kaasujen moolimäärä vähenee reaktion aikana (reagenssit - 3 mol, tuotteet - 2 mol), niin Le Chatelierin periaatteen mukaan paineen kasvaessa tasapaino siirtyy suoran reaktion suuntaan, eli oikealle. "→".
2. Ottaen huomioon, että paineen kaksinkertaistuessa kaasumaisten aineiden pitoisuudet kasvavat saman verran, ts. kertoimella 2 löydämme myötä- ja käänteisten reaktioiden nopeuksien suhteen ennen ja jälkeen paineen muuttamisen:
Taulukko 5
Käänteinen |
||
1) Tasapainossa |
2 |
|
2) Muutetuilla pitoisuuksilla |
(2) 2 |
(2) 2 |
3) Asenne |
= |
= |
Tästä voidaan nähdä, että kun paine järjestelmässä kasvaa 2-kertaiseksi, eteenpäinreaktion nopeus kasvaa 8-kertaiseksi ja vastareaktion nopeus 4-kertaiseksi, ts. ehto täyttyy
; ja tasapaino siirtyy oikealle (→).
2.4. Järjestelmän tilavuuden muutosten vaikutus tasapainon siirtymiseen
Koska aineen moolipitoisuus
, mol/l,
on kääntäen verrannollinen järjestelmän tilavuuteen ( V), sitten järjestelmän tilavuuden lisäys (vähennys). x kertaa johtaa vastaavasti kaasumaisten tai liuenneiden aineiden moolipitoisuuksien laskuun (lisääntymiseen) x kerran.
Tästä seuraa, että tasapainon muutos voidaan arvioida reaktionopeuden muutoksilla (katso esimerkki 5).
Esimerkki 7. Mihin suuntaan reaktion tasapaino muuttuu?
CS 2(g) + 2Cl 2(g) CCl 4(g) + 2S (tv),
jos järjestelmän äänenvoimakkuutta vähennetään 2 kertaa. Vahvista vastauksesi laskelmilla.
Ratkaisu.
Järjestelmän tilavuuden pienentäminen 2 kertaa johtaa kaasumaisten aineiden pitoisuuden kasvuun 2 kertaa. Käyttämällä esimerkissä (6) kuvattua tekniikkaa löydämme suhteet:
,
.
Kun tilavuus pieneni 2 kertaa, eteenpäin reaktion nopeus kasvoi 8-kertaiseksi ja käänteisreaktio 2-kertaiseksi, ts. ehto täyttyy
ja tasapaino siirtyy oikealle (→).
Vastaus: Järjestelmän tasapaino siirtyy oikealle.
2.5. Lämpötilan muutoksen vaikutus tasapainosiirtymään
Tasapainosiirtymän suunta lämpötilan muutoksen kanssa voidaan määrittää ainakin kahdella tavalla.
minätapa. Reaktion lämpövaikutus tunnetaan tai se voidaan laskea (Δ H r):
Kun lisätään järjestelmä Le Chatelier'n periaatteen mukaan yrittää alentaa sitä, ja sitten tasapaino siirtyy lämmön imeytymisen yhteydessä tapahtuvan reaktion suuntaan, ts. endoterminen reaktio (
);
Kun vähenee järjestelmä Le Chatelier'n periaatteen mukaan yrittää lisätä sitä, ja sitten tasapaino siirtyy lämmön vapautuessa tapahtuvan reaktion suuntaan, ts. eksoterminen reaktio (
).
Kun ennustat tasapainon muutosta, sinun on muistettava:
,
mikä tarkoittaa: jos eteenpäin suuntautuva reaktio on eksoterminen, niin käänteinen reaktio on endoterminen ja päinvastoin.
Esimerkki8 . Kuinka lämpötilan nousu vaikuttaa reaktion tasapainotilaan:
|
||||
, kJ/mol |
Ratkaisu. Lasketaan reaktion lämpövaikutus käyttämällä taulukkotietoja aineiden standardimuodostuslämpöistä:
kJ.
, mikä tarkoittaa, että suora reaktio on endoterminen, eli se tapahtuu lämmön absorption kanssa. Reaktioseoksen kuumennus edistää eteenpäin suuntautuvaa reaktiota ja tasapaino siirtyy eteenpäin suuntautuvan reaktion suuntaan, ts. reaktiotuotteiden muodostuminen (→).
Vastaus: Tasapaino siirtyy oikealle.
IItapa. Lämpötilakertoimet tunnetaan ( ) eteen- ja taaksepäin reaktiot. Tässä tapauksessa tasapainosiirtymän suunta lämpötilan muutoksen kanssa voidaan määrittää Van't Hoff -säännöllä:
, (9)
Missä
- reaktionopeudet lämpötiloissa t 1
Ja t 2
, vastaavasti. Lämpötila voidaan ilmaista sekä Celsius- että Kelvin-asteina. on reaktionopeuden lämpötilakerroin.
Esimerkki 9. Määritä, mihin suuntaan reaktion tasapaino muuttuu:
2MgCl 2 (tv) + O 2 (g) 2MgO (tv) + 2Cl 2 (g)
kun lämpötila nousee 100 °C, jos
, A
? Vahvista vastauksesi laskelmilla.
Ratkaisu.
Käyttämällä van't Hoffin sääntöä (9) ja ottamalla sen huomioon t 2 – t 1 = Δ t= 100, lasketaan kuinka monta kertaa eteenpäin- ja taaksepäinreaktioiden nopeudet muuttuvat, ts. asenne .
Suora reaktio |
Takaisku |
Meidän tapauksessamme eteenpäin suuntautuvan reaktion nopeus kasvaa
kertaa, käänteisessä reaktiossa nopeuden lisäys on
kertaa, ehto täyttyy
ja tasapaino siirtyy suoran reaktion suuntaan, ts. oikealle ().
Vastaus: Järjestelmän tasapaino siirtyy oikealle.
Käyttämällä Le Chatelier'n reversiibelien prosessien periaatetta voidaan ennustaa, kuinka olosuhteita tulisi muuttaa, jotta reaktiotuotteiden saanto kasvaa tai päinvastoin niiden muodostuminen pysäytetään.