>> Chimica: Equilibrio chimico e modi per spostarlo Nei processi reversibili, la velocità di una reazione diretta è inizialmente massima, quindi diminuisce a causa del fatto che diminuiscono le concentrazioni delle sostanze iniziali consumate e la formazione dei prodotti di reazione. Al contrario, la velocità della reazione inversa, che all'inizio è minima, aumenta all'aumentare della concentrazione dei prodotti di reazione. Infine, arriva un momento in cui i tassi delle reazioni diretta e inversa diventano uguali.
Lo stato di un processo chimico reversibile è detto equilibrio chimico se la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa.
L'equilibrio chimico è dinamico (mobile), poiché quando avviene la reazione non si arresta, rimangono invariate solo le concentrazioni dei componenti, cioè per un'unità di tempo si forma la stessa quantità di prodotti di reazione che si trasforma nel sostanze di partenza. A temperatura e pressione costanti, l'equilibrio di una reazione reversibile può essere mantenuto indefinitamente.
Nella produzione, sono spesso interessati al flusso predominante della reazione diretta. Ad esempio, nella produzione di ammoniaca, ossido di zolfo (VI). ossido nitrico (II). Come derivare il sistema dallo stato di equilibrio? Come influisce su di esso un cambiamento delle condizioni esterne in cui avviene un particolare processo chimico reversibile?
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Spesso, durante l'attuazione di un processo chimico, i reagenti iniziali passano completamente nei prodotti di reazione. Per esempio:
Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
È impossibile ottenere rame metallico effettuando la reazione nella direzione opposta, perché. dato la reazione è irreversibile. In tali processi, i reagenti vengono completamente convertiti in prodotti, cioè la reazione procede fino al completamento.
Ma la maggior parte delle reazioni chimiche reversibile, cioè. è probabile il flusso parallelo della reazione nelle direzioni avanti e indietro. In altre parole, i reagenti vengono convertiti solo parzialmente in prodotti e il sistema di reazione consisterà sia di reagenti che di prodotti. Il sistema in questo caso è nello stato equilibrio chimico.
Nei processi reversibili, inizialmente la reazione diretta ha una velocità massima, che diminuisce gradualmente a causa di una diminuzione della quantità di reagenti. La reazione inversa, al contrario, ha inizialmente una velocità minima, che aumenta man mano che i prodotti si accumulano. Alla fine, arriva un momento in cui le velocità di entrambe le reazioni diventano uguali: il sistema raggiunge uno stato di equilibrio. Quando viene raggiunto uno stato di equilibrio, le concentrazioni dei componenti rimangono invariate, ma la reazione chimica non si interrompe. Quello. Questo è uno stato dinamico (in movimento). Per chiarezza riportiamo la seguente figura:
Diciamo che ce n'è reazione chimica reversibile:
a LA + b B = c C + d D
quindi, sulla base della legge dell'azione di massa, scriviamo le espressioni per Drittoυ 1 e inversioneυ 2 reazioni:
υ1 = k 1 [A] un [B] b
υ2 = k2 [C] c [D] d
Capace equilibrio chimico, le velocità delle reazioni diretta e inversa sono uguali, cioè:
k 1 [A] a [B] b = k 2 [C] c [D] d
noi abbiamo
A= k1 / k 2 = [C] c [D] d ̸ [A] a [B] b
Dove K =K 1 / K 2 – equilibrio costante.
Per qualsiasi processo reversibile, in determinate condizioni Kè un valore costante. Non dipende dalle concentrazioni di sostanze, poiché quando la quantità di una delle sostanze cambia, cambiano anche le quantità degli altri componenti.
Quando le condizioni per il corso di un processo chimico cambiano, è possibile uno spostamento dell'equilibrio.
Fattori che influenzano lo spostamento dell'equilibrio:
- variazione delle concentrazioni di reagenti o prodotti,
- cambio di pressione,
- cambiamento di temperatura,
- introdurre un catalizzatore nel mezzo di reazione.
Principio di Le Chatelier
Tutti i suddetti fattori influenzano lo spostamento dell'equilibrio chimico, a cui è soggetto Principio di Le Châtelier: se cambi una delle condizioni in cui il sistema è in equilibrio - concentrazione, pressione o temperatura - allora l'equilibrio si sposterà nella direzione della reazione che contrasta questo cambiamento. Quelli. l'equilibrio tende a spostarsi nella direzione, portando ad una diminuzione dell'influenza dell'impatto che ha portato alla violazione dello stato di equilibrio.
Quindi, considereremo separatamente l'influenza di ciascuno dei loro fattori sullo stato di equilibrio.
Influenza cambiamenti nelle concentrazioni dei reagenti o dei prodotti mostriamo con l'esempio Processo Haber:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)
Se, ad esempio, l'azoto viene aggiunto a un sistema di equilibrio costituito da N 2 (g), H 2 (g) e NH 3 (g), l'equilibrio dovrebbe spostarsi nella direzione che contribuirebbe a ridurre la quantità di idrogeno verso il suo valore originario, quelli. nella direzione della formazione di una quantità aggiuntiva di ammoniaca (a destra). Allo stesso tempo, si verificherà anche una diminuzione della quantità di idrogeno. Quando l'idrogeno viene aggiunto al sistema, l'equilibrio si sposterà anche verso la formazione di una nuova quantità di ammoniaca (a destra). Considerando che l'introduzione di ammoniaca nel sistema di equilibrio, secondo Principio di Le Châtelier , provocherà uno spostamento dell'equilibrio verso il processo favorevole alla formazione delle sostanze di partenza (a sinistra), cioè la concentrazione di ammoniaca dovrebbe essere ridotta decomponendone una parte in azoto e idrogeno.
Una diminuzione della concentrazione di uno dei componenti sposterà lo stato di equilibrio del sistema verso la formazione di questo componente.
Influenza variazioni di pressione ha senso se i componenti gassosi prendono parte al processo in esame e, in questo caso, c'è un cambiamento nel numero totale di molecole. Se il numero totale di molecole nel sistema rimane permanente, quindi la variazione di pressione non influisce sul suo equilibrio, ad esempio:
io 2 (g) + H 2 (g) \u003d 2HI (g)
Se la pressione totale di un sistema in equilibrio viene aumentata diminuendone il volume, allora l'equilibrio si sposterà nella direzione della diminuzione del volume. Quelli. verso un numero decrescente gas nel sistema. In reazione:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)
da 4 molecole di gas (1 N 2 (g) e 3 H 2 (g)) si formano 2 molecole di gas (2 NH 3 (g)), cioè la pressione nel sistema diminuisce. Di conseguenza, un aumento della pressione contribuirà alla formazione di una quantità aggiuntiva di ammoniaca, ad es. l'equilibrio si sposterà nella direzione della sua formazione (verso destra).
Se la temperatura del sistema è costante, una variazione della pressione totale del sistema non porterà a una variazione della costante di equilibrio A.
Cambio di temperatura sistema influenza non solo lo spostamento del suo equilibrio, ma anche la costante di equilibrio A. Se a un sistema in equilibrio, a pressione costante, viene fornito ulteriore calore, allora l'equilibrio si sposterà nella direzione dell'assorbimento di calore. Prendere in considerazione:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g) + 22 kcal
Quindi, come puoi vedere, la reazione diretta procede con il rilascio di calore e la reazione inversa con l'assorbimento. Con un aumento della temperatura, l'equilibrio di questa reazione si sposta verso la reazione di decomposizione dell'ammoniaca (a sinistra), perché è e indebolisce l'influenza esterna - l'aumento della temperatura. Al contrario, il raffreddamento porta a uno spostamento dell'equilibrio nella direzione della sintesi dell'ammoniaca (a destra), poiché la reazione è esotermica e resiste al raffreddamento.
Pertanto, un aumento della temperatura favorisce uno spostamento equilibrio chimico nella direzione di una reazione endotermica e la caduta di temperatura è nella direzione di un processo esotermico . Costanti di equilibrio di tutti i processi esotermici con diminuzione della temperatura crescente e processi endotermici - aumento.
L'equilibrio chimico corrispondente all'uguaglianza delle velocità delle reazioni dirette e inverse ( = ) e al valore minimo dell'energia di Gibbs (∆ G р,т = 0) è lo stato più stabile del sistema in determinate condizioni e rimane invariato come fintanto che i parametri sono mantenuti costanti, a cui l'equilibrio è stato stabilito.
Quando le condizioni cambiano, l'equilibrio viene disturbato e spostato nella direzione di una reazione diretta o inversa. Lo spostamento dell'equilibrio è dovuto al fatto che l'influenza esterna in misura diversa modifica la velocità di due processi reciprocamente opposti. Dopo qualche tempo, il sistema diventa di nuovo in equilibrio, ad es. passa da uno stato di equilibrio a un altro. Il nuovo equilibrio è caratterizzato da una nuova uguaglianza delle velocità delle reazioni diretta e inversa e da nuove concentrazioni di equilibrio di tutte le sostanze nel sistema.
La direzione dello spostamento dell'equilibrio nel caso generale è determinata dal principio di Le Chatelier: se un'influenza esterna viene esercitata su un sistema in uno stato di equilibrio stabile, allora lo spostamento dell'equilibrio avviene nella direzione di un processo che indebolisce l'effetto dell'equilibrio esterno influenza.
Uno spostamento dell'equilibrio può essere causato da un cambiamento di temperatura, concentrazione (pressione) di uno dei reagenti.
La temperatura è il parametro da cui dipende il valore della costante di equilibrio di una reazione chimica. Il problema di spostare l'equilibrio con una variazione di temperatura, a seconda delle condizioni di utilizzo della reazione, viene risolto utilizzando l'equazione isobara (1.90) - =
1. Per un processo isotermo ∆ r H 0 (t)< 0, в правой части выражения (1.90) R >0, T > 0, quindi la derivata prima del logaritmo della costante di equilibrio rispetto alla temperatura è negativa< 0, т.е. ln Kp (и сама константа Кр) являются убывающими функциями температуры. При увеличении температуры константа химического равновесия (Кр) уменьшается и что согласно закону действующих масс (2.27), (2.28)соответствует смещению химического равновесия в сторону обратной (эндотермической) реакции. Именно в этом проявляется противодействие системы оказанному воздействию.
2. Per un processo endotermico ∆ r H 0 (t) > 0, la derivata del logaritmo della costante di equilibrio rispetto alla temperatura è positiva (> 0), il tema è ln Kp e Kp sono funzioni crescenti della temperatura, cioè secondo la legge dell'azione di massa, all'aumentare della temperatura l'equilibrio si sposta verso una retta (reazione endotermica). Tuttavia, va ricordato che la velocità dei processi sia isotermici che endotermici aumenta con l'aumentare della temperatura e diminuisce con la diminuzione, ma la variazione delle velocità non è la stessa con una variazione della temperatura, quindi, variando la temperatura, è possibile spostare l'equilibrio in una determinata direzione. Uno spostamento in equilibrio può essere causato da un cambiamento nella concentrazione di uno dei componenti: l'aggiunta di una sostanza al sistema di equilibrio o la rimozione dal sistema.
Secondo il principio di Le Chatelier, quando la concentrazione di uno dei partecipanti alla reazione cambia, l'equilibrio si sposta verso il cambiamento di compensazione, cioè con un aumento della concentrazione di una delle sostanze di partenza - a destra, e con un aumento della concentrazione di uno dei prodotti di reazione - a sinistra. Se le sostanze gassose partecipano a una reazione reversibile, quando la pressione cambia, tutte le loro concentrazioni cambiano allo stesso modo e contemporaneamente. Anche le velocità dei processi cambiano e, di conseguenza, può verificarsi anche uno spostamento dell'equilibrio chimico. Quindi, ad esempio, con un aumento della pressione (rispetto all'equilibrio) sul sistema CaCO 3 (K) CO (c) + CO 2 (g), aumenta la velocità della reazione inversa = che porterà a uno spostamento in l'equilibrio a sinistra. Quando la pressione sullo stesso sistema diminuisce, la velocità della reazione inversa diminuisce e l'equilibrio si sposta verso destra. Con un aumento della pressione sul sistema 2HCl H 2 + Cl 2, che è in equilibrio, l'equilibrio non si sposterà, perché entrambe le velocità e aumenterà ugualmente.
Per il sistema 4HCl + O 2 2Cl 2 + 2H 2 O (g), un aumento della pressione aumenterà la velocità della reazione diretta e sposterà l'equilibrio a destra.
E così, secondo il principio di Le Chatelier, all'aumentare della pressione, l'equilibrio si sposta verso la formazione di un numero minore di moli di sostanze gassose nella miscela gassosa e, di conseguenza, verso una diminuzione della pressione nel sistema.
E viceversa, con un'azione esterna che provochi una diminuzione della pressione, l'equilibrio si sposta verso la formazione di un maggior numero di moli di sostanze gassose, che provocheranno un aumento della pressione nel sistema e contrasteranno l'effetto prodotto.
Il principio di Le Chatelier è di grande importanza pratica. Sulla sua base, è possibile scegliere tali condizioni per l'attuazione dell'interazione chimica che garantiranno la massima resa dei prodotti di reazione.
Equilibrio chimico- lo stato del sistema quando le reazioni dirette e inverse hanno la stessa velocità. Durante il processo con una diminuzione delle sostanze di partenza, la velocità della sostanza chimica diretta. la reazione diminuisce e la velocità dell'inversione aumenta con l'aumentare di C HI. Ad un certo punto nel tempo t, la velocità di avanti e indietro chim. le reazioni sono equiparate Lo stato del sistema non cambia finché non agiscono fattori esterni (P, T, s). Costante di equilibrio - Costante , che riflette il rapporto tra le concentrazioni dei componenti di una reazione reversibile in uno stato di equilibrio chimico. (dipende solo da C) Per ogni chim. reazioni nella condizione conc., per così dire, caratterizza il limite a cui la chem. reazione. .K = If (concentrazione ref) - neobr reazione: se l'equilibrio si sposta verso destra, non scorre. La costante di equilibrio con un cambiamento nella concentrazione delle sostanze reagenti non cambia il suo valore. Il fatto è che un cambiamento di concentrazione porta solo a uno spostamento della sostanza chimica. equilibrio in una direzione o nell'altra. In questo caso, si stabilisce un nuovo stato di equilibrio alla stessa costante . Vero Equilibrio può essere spostato da una parte o dall'altra dall'azione di qualsiasi fattore. Ma quando l'azione di questi fattori viene annullata, il sistema ritorna al suo stato originale. falso- lo stato del sistema è invariato nel tempo, ma quando le condizioni esterne cambiano, si verifica un processo irreversibile nel sistema (al buio, esiste H 2 + Cl 2, quando illuminato, campione HCl. Quando l'illuminazione si interrompe, non torneremo H 2 e Cl 2). Un cambiamento in almeno uno di questi fattori porta a uno spostamento dell'equilibrio. L'influenza di vari fattori sullo stato di uguaglianza chimica è descritta qualitativamente dal principio dello spostamento dell'equilibrio di Le Chatelier (1884: Con qualsiasi impatto esterno su un sistema che si trova in uno stato di equilibrio chimico, in esso si verificano processi che portano a una diminuzione di questo impatto.
Equilibrio costante
La costante di equilibrio mostra quante volte la velocità della reazione diretta è maggiore o minore della velocità della reazione inversa.
Equilibrio costanteè il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni all'equilibrio dei prodotti di reazione, elevato alla potenza dei loro coefficienti stechiometrici, e il prodotto delle concentrazioni all'equilibrio dei materiali di partenza, elevato alla potenza dei loro coefficienti stechiometrici.
Il valore della costante di equilibrio dipende dalla natura delle sostanze reagenti e dalla temperatura, e non dipende dalla concentrazione al momento dell'equilibrio, poiché il loro rapporto è sempre un valore costante, numericamente uguale alla costante di equilibrio. Se si verifica una reazione omogenea tra sostanze in soluzione, la costante di equilibrio è indicata da K C e, se tra gas, K P.
dove Р С, Р D , Р А e Р В sono le pressioni di equilibrio dei partecipanti alla reazione.
Usando l'equazione di Clapeyron-Mendeleev, si può determinare la relazione tra KP e KC
Sposta il volume sul lato destro
p = RT, cioè p = CRT (6.9)
Sostituiamo l'equazione (6.9) nella (6.7), per ogni reagente e semplifichiamo
,
(6.10)
dove Dn è la variazione del numero di moli di partecipanti gassosi alla reazione
Dn = (s + D) - (a + c) (6.11)
Quindi,
K P \u003d K C (RT) Dn (6.12)
Dall'equazione (6.12) si può vedere che K P = K C, se il numero di moli di partecipanti gassosi alla reazione non cambia (Dn = 0) o non ci sono gas nel sistema.
Va notato che nel caso di un processo eterogeneo, la concentrazione della fase solida o liquida nel sistema non viene presa in considerazione.
Ad esempio, la costante di equilibrio per una reazione della forma 2A + 3B \u003d C + 4D, a condizione che tutte le sostanze siano gas e abbiano la forma
e se D è solido, allora
La costante di equilibrio è di grande importanza teorica e pratica. Il valore numerico della costante di equilibrio consente di giudicare la possibilità pratica e la profondità di una reazione chimica.
10 4 , allora la reazione è irreversibile
Spostamento dell'equilibrio. Principio di Le Chatelier.
Principio di Le Chatelier (1884): se su un sistema in equilibrio chimico stabile si agisce dall'esterno cambiando temperatura, pressione o concentrazione, allora l'equilibrio chimico si sposta nella direzione in cui diminuisce l'effetto dell'effetto prodotto.
Va notato che il catalizzatore non sposta l'equilibrio chimico, ma ne accelera solo l'insorgenza.
Considera l'influenza di ciascun fattore sullo spostamento dell'equilibrio chimico per una reazione generale:
aA + bB = cC + D D±Q.
Effetto del cambiamento di concentrazione. Secondo il principio di Le Chatelier, un aumento della concentrazione di uno dei componenti di una reazione chimica di equilibrio porta a uno spostamento dell'equilibrio verso un aumento della reazione in cui avviene l'elaborazione chimica di questo componente. Al contrario, una diminuzione della concentrazione di uno dei componenti porta ad uno spostamento dell'equilibrio verso la formazione di questo componente.
Pertanto, un aumento della concentrazione della sostanza A o B sposta l'equilibrio in avanti; un aumento della concentrazione della sostanza C o D sposta l'equilibrio nella direzione opposta; una diminuzione della concentrazione di A o B sposta l'equilibrio nella direzione opposta; una diminuzione della concentrazione della sostanza C o D sposta l'equilibrio in avanti. (Schematicamente si può scrivere: C A o C B ®; C C o C D ¬; ¯ C A o C B ¬; ¯ C C o CD ®).
L'effetto della temperatura. La regola generale che determina l'effetto della temperatura sull'equilibrio ha la seguente formulazione: un aumento della temperatura contribuisce a uno spostamento dell'equilibrio verso una reazione endotermica (-Q); l'abbassamento della temperatura contribuisce a uno spostamento dell'equilibrio verso una reazione esotermica (+ Q).
Le reazioni che procedono senza effetti termici non spostano l'equilibrio chimico con un cambiamento di temperatura. Un aumento della temperatura in questo caso porta solo a un più rapido stabilirsi dell'equilibrio, che sarebbe raggiunto nel sistema dato anche senza riscaldamento, ma in un tempo più lungo.
Pertanto, in una reazione esotermica (+ Q), un aumento della temperatura porta a uno spostamento dell'equilibrio nella direzione opposta e, viceversa, in una reazione endotermica (- Q), un aumento della temperatura porta a uno spostamento in avanti direzione e una diminuzione della temperatura nella direzione opposta. (Schematicamente si può scrivere: a +Q T ¬; ¯T ®; a -Q T ®; ¯T ¬).
Influenza della pressione. Come dimostra l'esperienza, la pressione ha un notevole effetto sullo spostamento delle sole reazioni di equilibrio a cui partecipano sostanze gassose e, in questo caso, la variazione del numero di moli di partecipanti gassosi alla reazione (Dn) non è uguale a zero. All'aumentare della pressione l'equilibrio si sposta nella direzione della reazione che si accompagna alla formazione di un minor numero di moli di sostanze gassose, e al diminuire della pressione nella direzione della formazione di un maggior numero di moli di sostanze gassose.
Pertanto, se Dn = 0, la pressione non influisce sullo spostamento dell'equilibrio chimico; se Dn< 0, то увеличение давления смещает равновесие в прямом направлении, уменьшение давления в сторону обратной реакции; если Dn >0, quindi un aumento della pressione sposta l'equilibrio nella direzione opposta e una diminuzione della pressione nella direzione di una reazione diretta. (Schematicamente si può scrivere: a Dn = 0 P non influisce; a Dn<0 Р®, ¯Р¬; при Dn >0 Р ¬, ¯Р ®). Il principio di Le Chatelier è applicabile sia a sistemi omogenei che eterogenei e fornisce una caratteristica qualitativa di uno spostamento di equilibrio.
L'equilibrio chimico si mantiene finché le condizioni in cui si trova il sistema rimangono invariate. Il cambiamento delle condizioni (concentrazione di sostanze, temperatura, pressione) provoca uno squilibrio. Dopo qualche tempo, l'equilibrio chimico viene ripristinato, ma in condizioni nuove, diverse dalle condizioni precedenti. Viene chiamata una tale transizione di un sistema da uno stato di equilibrio a un altro Dislocamento(spostamento) di equilibrio. La direzione dello spostamento è soggetta al principio di Le Chatelier.
Con un aumento della concentrazione di una delle sostanze di partenza, l'equilibrio si sposta verso un maggiore consumo di questa sostanza e la reazione diretta aumenta. Una diminuzione della concentrazione delle sostanze di partenza sposta l'equilibrio nella direzione della formazione di queste sostanze, poiché la reazione inversa è potenziata. Un aumento della temperatura sposta l'equilibrio verso una reazione endotermica, mentre una diminuzione della temperatura lo sposta verso una reazione esotermica. Un aumento della pressione sposta l'equilibrio verso una diminuzione delle quantità di sostanze gassose, cioè verso volumi minori occupati da questi gas. Al contrario, con una diminuzione della pressione, l'equilibrio si sposta nella direzione di quantità crescenti di sostanze gassose, cioè nella direzione di grandi volumi formati da gas.
ESEMPIO 1.
In che modo un aumento della pressione influenzerà lo stato di equilibrio delle seguenti reazioni gassose reversibili:
a) SO 2 + C1 2 \u003d SO 2 CI 2;
b) H 2 + Br 2 \u003d 2HBr.
Soluzione:
Utilizziamo il principio di Le Chatelier, secondo il quale l'aumento della pressione nel primo caso (a) sposta l'equilibrio verso destra, verso una minore quantità di sostanze gassose che occupano un volume minore, il che indebolisce l'effetto esterno dell'aumento della pressione. Nella seconda reazione (b), la quantità di sostanze gassose, sia il prodotto iniziale che quello di reazione, sono uguali, così come i volumi da esse occupati, quindi la pressione non ha effetto e l'equilibrio non è disturbato.
ESEMPIO 2.
Nella reazione di sintesi dell'ammoniaca (–Q) 3Н 2 + N 2 = 2NH 3 + Q, la reazione diretta è esotermica, il contrario è endotermico. Come dovrebbero essere modificate la concentrazione dei reagenti, la temperatura e la pressione per aumentare la resa di ammoniaca?
Soluzione:
Per spostare l'equilibrio a destra, è necessario:
a) aumentare la concentrazione di H 2 e N 2;
b) abbassare la concentrazione (allontanamento dalla sfera di reazione) di NH 3 ;
c) abbassare la temperatura;
d) aumentare la pressione.
ESEMPIO 3.
La reazione omogenea dell'interazione di acido cloridrico e ossigeno è reversibile:
4HC1 + O 2 \u003d 2C1 2 + 2H 2 O + 116 kJ.
1. Quale effetto avrà l'equilibrio del sistema:
a) aumento della pressione;
b) aumento della temperatura;
c) l'introduzione di un catalizzatore?
Soluzione:
a) In accordo con il principio di Le Chatelier, un aumento della pressione porta ad uno spostamento dell'equilibrio verso una reazione diretta.
b) Un aumento di t° provoca uno spostamento dell'equilibrio nella direzione della reazione inversa.
c) L'introduzione di un catalizzatore non sposta l'equilibrio.
2. In quale direzione si sposterà l'equilibrio chimico se la concentrazione dei reagenti viene raddoppiata?
Soluzione:
υ → = k → 0 2 0 2 ; υ 0 ← = k ← 0 2 0 2
Dopo aver aumentato le concentrazioni, la velocità della reazione diretta è diventata:
υ → = k → 4 = 32 k → 0 4 0
cioè è aumentato di 32 volte rispetto alla velocità iniziale. Allo stesso modo, la velocità della reazione inversa aumenta di 16 volte:
υ ← = k ← 2 2 = 16k ← [Н 2 O] 0 2 [С1 2 ] 0 2 .
L'aumento della velocità della reazione diretta è 2 volte superiore all'aumento della velocità della reazione inversa: l'equilibrio si sposta a destra.
ESEMPIO 4
IN in quale direzione si sposterà l'equilibrio di una reazione omogenea:
PCl 5 \u003d PC1 3 + Cl 2 + 92 KJ,
se la temperatura viene aumentata di 30 °C, sapendo che il coefficiente di temperatura della reazione diretta è 2,5 e la reazione inversa è 3,2?
Soluzione:
Poiché i coefficienti di temperatura delle reazioni diretta e inversa non sono uguali, un aumento della temperatura avrà un effetto diverso sulla variazione delle velocità di queste reazioni. Usando la regola di van't Hoff (1.3), troviamo le velocità delle reazioni diretta e inversa quando la temperatura aumenta di 30 °C:
υ → (t 2) = υ → (t 1)=υ → (t 1)2.5 0.1 30 = 15.6υ → (t 1);
υ ← (t 2) = υ ← (t 1) = υ → (t 1)3.2 0.1 30 = 32.8υ ← (t 1)
Un aumento della temperatura ha aumentato la velocità della reazione diretta di 15,6 volte e la reazione inversa di 32,8 volte. Di conseguenza, l'equilibrio si sposterà verso sinistra, verso la formazione di PCl 5 .
ESEMPIO 5.
Come cambieranno le velocità delle reazioni diretta e inversa in un sistema isolato C 2 H 4 + H 2 ⇄ C 2 H 6 e dove si sposterà l'equilibrio quando il volume del sistema aumenta di 3 volte?
Soluzione:
Le velocità iniziali delle reazioni diretta e inversa sono le seguenti:
υ 0 = K 0 0; υ 0 = K 0 .
Un aumento del volume del sistema provoca una diminuzione delle concentrazioni dei reagenti di 3 volte, quindi la variazione della velocità delle reazioni diretta e inversa sarà la seguente:
υ 0 = k = 1/9 υ 0
υ = k = 1/3υ 0
La diminuzione della velocità delle reazioni diretta e inversa non è la stessa: la velocità della reazione inversa è 3 volte (1/3: 1/9 = 3) superiore alla velocità della reazione inversa, quindi l'equilibrio si sposterà a a sinistra, dalla parte dove il sistema occupa un volume maggiore, cioè verso la formazione di C 2 H 4 e H 2 .