>> Kimyo: Kimyoviy muvozanat va uni siljitish usullari Qaytariladigan jarayonlarda toʻgʻridan-toʻgʻri reaksiya tezligi dastlab maksimal boʻladi, soʻngra reaksiya mahsulotlari hosil boʻlishida sarflanadigan boshlangʻich moddalar konsentrasiyalari kamayishi tufayli kamayadi. Aksincha, boshida minimal bo'lgan teskari reaktsiyaning tezligi reaktsiya mahsulotlarining konsentratsiyasi ortishi bilan ortadi. Nihoyat, to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi teng bo'lgan payt keladi.
Qaytariladigan kimyoviy jarayonning holati, agar oldinga siljish tezligi teskari reaksiya tezligiga teng bo'lsa, kimyoviy muvozanat deyiladi.
Kimyoviy muvozanat dinamik (harakatchan), chunki u sodir bo'lganda, reaktsiya to'xtamaydi, faqat tarkibiy qismlarning kontsentratsiyasi o'zgarishsiz qoladi, ya'ni vaqt birligida boshlang'ich moddalarga aylantirilganda bir xil miqdordagi reaktsiya mahsuloti hosil bo'ladi. Doimiy harorat va bosimda teskari reaktsiyaning muvozanati cheksiz saqlanishi mumkin.
Ishlab chiqarishda ular ko'pincha to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaning imtiyozli paydo bo'lishiga qiziqishadi. Masalan, ammiak, oltingugurt oksidi (VI) ishlab chiqarishda. azot oksidi (II). Muvozanat holatidan tizimni qanday olish mumkin? U yoki bu teskari kimyoviy jarayon sodir bo'ladigan tashqi sharoitning o'zgarishi unga qanday ta'sir qiladi?
Dars mazmuni dars yozuvlari qo'llab-quvvatlovchi ramka dars taqdimoti tezlashtirish usullari interaktiv texnologiyalar Amaliyot topshiriq va mashqlar o'z-o'zini tekshirish seminarlari, treninglar, keyslar, kvestlar uy vazifalarini muhokama qilish savollari talabalar tomonidan ritorik savollar Tasvirlar audio, videokliplar va multimedia fotosuratlar, rasmlar, grafikalar, jadvallar, diagrammalar, hazil, latifalar, hazillar, komikslar, masallar, maqollar, krossvordlar, iqtiboslar Qo'shimchalar tezislar maqolalar qiziq beshiklar uchun fokuslar darsliklar asosiy va qo'shimcha atamalar lug'ati boshqa Darslik va darslarni takomillashtirishdarslikdagi xatolarni tuzatish darslikdagi parchani, darsdagi innovatsiya elementlarini yangilash, eskirgan bilimlarni yangilari bilan almashtirish Faqat o'qituvchilar uchun mukammal darslar yil uchun kalendar rejasi, uslubiy tavsiyalar, muhokama dasturlari Integratsiyalashgan darslarKimyoviy muvozanat o'ziga xosdir qaytariladigan reaktsiyalar va uchun xos emas qaytarilmas kimyoviy reaksiyalar.
Ko'pincha, kimyoviy jarayonni amalga oshirayotganda, dastlabki reaktivlar to'liq reaktsiya mahsulotlariga aylanadi. Masalan:
Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Reaksiyani teskari yo'nalishda olib borish orqali metall misni olish mumkin emas, chunki berilgan reaksiya qaytarilmasdir. Bunday jarayonlarda reaktivlar butunlay mahsulotlarga aylanadi, ya'ni. reaksiya yakuniga qadar davom etadi.
Ammo kimyoviy reaktsiyalarning asosiy qismi qaytariladigan, ya'ni. reaksiya to'g'ri va teskari yo'nalishlarda parallel ravishda sodir bo'lishi mumkin. Boshqacha qilib aytganda, reaktivlar faqat qisman mahsulotlarga aylanadi va reaktsiya tizimi ham reaktivlar, ham mahsulotlardan iborat bo'ladi. Bu holatda tizim davlatda kimyoviy muvozanat.
Qaytariladigan jarayonlarda dastlab to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya maksimal tezlikka ega bo'lib, u reagentlar miqdorining kamayishi tufayli asta-sekin kamayadi. Teskari reaktsiya, aksincha, dastlab minimal tezlikka ega bo'lib, mahsulotlar to'planishi bilan ortadi. Oxir-oqibat, ikkala reaksiya tezligi teng bo'lgan vaqt keladi - tizim muvozanat holatiga keladi. Muvozanat holati yuzaga kelganda, komponentlarning kontsentratsiyasi o'zgarishsiz qoladi, ammo kimyoviy reaktsiya to'xtamaydi. Bu. – bu dinamik (harakatlanuvchi) holat. Aniqlik uchun bu erda quyidagi rasm:
Aytaylik, ma'lum bir narsa bor qaytariladigan kimyoviy reaktsiya:
a A + b B = c C + d D
keyin, massa ta'siri qonuniga asoslanib, biz uchun ifodalarni yozamiz Streyt y 1 va teskari y 2 reaktsiyalar:
v1 = k 1 ·[A] a ·[B] b
v2 = k 2 ·[C] c ·[D] d
Holatida kimyoviy muvozanat, to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi teng, ya'ni:
k 1 ·[A] a ·[B] b = k 2 ·[C] c ·[D] d
olamiz
TO= k 1 / k 2 = [C] c [D] d ̸ [A] a [B] b
Qayerda K =k 1 / k 2 – muvozanat konstantasi.
Berilgan sharoitlarda har qanday qaytariladigan jarayon uchun k doimiy qiymatdir. Bu moddalarning konsentratsiyasiga bog'liq emas, chunki Moddalardan birining miqdori o'zgarganda, boshqa komponentlarning miqdori ham o'zgaradi.
Kimyoviy jarayonning shartlari o'zgarganda, muvozanat o'zgarishi mumkin.
Muvozanatning o'zgarishiga ta'sir qiluvchi omillar:
- reaktivlar yoki mahsulotlar kontsentratsiyasining o'zgarishi,
- bosim o'zgarishi,
- harorat o'zgarishi,
- reaksiya muhitiga katalizator qo'shish.
Le Chatelier printsipi
Yuqoridagi barcha omillar kimyoviy muvozanatning o'zgarishiga ta'sir qiladi, bu esa bo'ysunadi Le Chatelier printsipi: Agar siz tizim muvozanat holatida bo'lgan shartlardan birini o'zgartirsangiz - konsentratsiya, bosim yoki harorat - u holda muvozanat bu o'zgarishga qarshi turadigan reaktsiya yo'nalishi bo'yicha siljiydi. Bular. muvozanat muvozanat holatining buzilishiga olib kelgan ta'sir ta'sirining pasayishiga olib keladigan yo'nalishda siljishga intiladi.
Shunday qilib, keling, ularning har bir omilining muvozanat holatiga ta'sirini alohida ko'rib chiqaylik.
Ta'sir qilish reaktivlar yoki mahsulotlar kontsentratsiyasining o'zgarishi misol bilan ko'rsatamiz Xabar jarayoni:
N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g)
Agar, masalan, N 2 (g), H 2 (g) va NH 3 (g) dan tashkil topgan muvozanat tizimiga azot qo'shilsa, u holda muvozanat miqdori kamayishiga yordam beradigan yo'nalishga siljishi kerak. vodorod asl qiymatiga qarab, o'shalar. qo'shimcha ammiak hosil bo'lish yo'nalishi bo'yicha (o'ngda). Shu bilan birga, vodorod miqdori kamayadi. Tizimga vodorod qo'shilsa, muvozanat ham ammiakning yangi miqdori hosil bo'lishi tomon siljiydi (o'ngga). Muvozanat tizimiga ammiakning kiritilishi esa Le Chatelier printsipi , muvozanatning boshlang'ich moddalar hosil bo'lishi uchun qulay bo'lgan jarayonga (chapga) siljishiga olib keladi, ya'ni. Ammiak konsentratsiyasi uning bir qismini azot va vodorodga parchalanishi orqali kamayishi kerak.
Komponentlardan birining kontsentratsiyasining pasayishi tizimning muvozanat holatini ushbu komponentning shakllanishi tomon siljitadi.
Ta'sir qilish bosim o'zgarishi o'rganilayotgan jarayonda gazsimon komponentlar ishtirok etsa va molekulalarning umumiy sonida o'zgarish bo'lsa, mantiqan to'g'ri keladi. Agar tizimdagi molekulalarning umumiy soni qolsa doimiy, keyin bosimning o'zgarishi ta'sir qilmaydi uning balansida, masalan:
I 2(g) + H 2(g) = 2HI (g)
Agar muvozanat tizimining umumiy bosimi uning hajmini kamaytirish orqali oshirilsa, u holda muvozanat hajmning kamayishi tomon siljiydi. Bular. sonini kamaytirishga qaratilgan gaz tizimda. Reaksiyada:
N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g)
4 ta gaz molekulasidan (1 N 2 (g) va 3 H 2 (g)) 2 gaz molekulasi hosil bo'ladi (2 NH 3 (g)), ya'ni. tizimdagi bosim pasayadi. Natijada, bosimning oshishi qo'shimcha miqdorda ammiak hosil bo'lishiga yordam beradi, ya'ni. muvozanat uning shakllanishi tomon siljiydi (o'ngga).
Agar tizimning harorati doimiy bo'lsa, u holda tizimning umumiy bosimining o'zgarishi muvozanat konstantasining o'zgarishiga olib kelmaydi. TO.
Harorat o'zgarishi sistema nafaqat uning muvozanatining siljishiga, balki muvozanat konstantasiga ham ta'sir qiladi TO. Agar doimiy bosimda muvozanat tizimiga qo'shimcha issiqlik berilsa, u holda muvozanat issiqlikni yutish tomon siljiydi. Ko'rib chiqing:
N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g) + 22 kkal
Ko'rib turganingizdek, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya issiqlikning chiqishi bilan, teskari reaktsiya esa yutilish bilan davom etadi. Harorat oshishi bilan bu reaksiyaning muvozanati ammiakning parchalanish reaksiyasiga (chapga) siljiydi, chunki u paydo bo'ladi va tashqi ta'sirni zaiflashtiradi - haroratning oshishi. Aksincha, sovutish muvozanatning ammiak sintezi yo'nalishi bo'yicha (o'ngga) siljishiga olib keladi, chunki reaksiya ekzotermik va sovutishga qarshilik ko'rsatadi.
Shunday qilib, haroratning oshishi o'zgarishni qo'llab-quvvatlaydi kimyoviy muvozanat endotermik reaksiyaga, harorat esa ekzotermik jarayonga qarab tushadi . Muvozanat konstantalari barcha ekzotermik jarayonlar harorat oshishi bilan kamayadi va endotermik jarayonlar kuchayadi.
To'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligining tengligi ( = ) va Gibbs energiyasining minimal qiymati (∆ G r,t = 0) ga mos keladigan kimyoviy muvozanat berilgan sharoitlarda tizimning eng barqaror holati bo'lib, o'zgarishsiz qoladi. muvozanat o'rnatilgan parametrlar ekan.
Shartlar o'zgarganda muvozanat buziladi va to'g'ridan-to'g'ri yoki teskari reaktsiyaga o'tadi. Muvozanatning siljishi tashqi ta'sirlar ikki o'zaro qarama-qarshi jarayon tezligini turli darajada o'zgartirishi bilan bog'liq. Biroz vaqt o'tgach, tizim yana muvozanatga keladi, ya'ni. u bir muvozanat holatidan ikkinchisiga o'tadi. Yangi muvozanat to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligining yangi tengligi va tizimdagi barcha moddalarning yangi muvozanat kontsentratsiyasi bilan tavsiflanadi.
Umumiy holatda muvozanatning siljishi yo'nalishi Le Shatelye printsipi bilan belgilanadi: agar barqaror muvozanat holatidagi tizimga tashqi ta'sir ko'rsatilsa, u holda muvozanat tashqi ta'sir ta'sirini zaiflashtiradigan jarayon tomon siljiydi.
Muvozanatning siljishi reaksiyaga kirishuvchi moddalardan birining harorati yoki konsentratsiyasi (bosimi)ning o‘zgarishi natijasida yuzaga kelishi mumkin.
Harorat - kimyoviy reaksiyaning muvozanat konstantasining qiymati bog'liq bo'lgan parametr. Reaksiyadan foydalanish shartlariga qarab harorat o'zgarganda muvozanatning siljishi masalasi (1.90) - = izobar tenglamasi yordamida hal qilinadi.
1. Izotermik jarayon uchun ∆ r H 0 (t)< 0, в правой части выражения (1.90) R >0, T > 0, shuning uchun haroratga nisbatan muvozanat konstantasining logarifmining birinchi hosilasi manfiy.< 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. ∆ r H 0 (t) > 0 endotermik jarayon uchun muvozanat konstantasining haroratga nisbatan logarifmi hosilasi musbat (> 0), shuning uchun ln Kp va Kp haroratning ortib boruvchi funksiyalari, yaʼni. massa ta'siri qonuniga muvofiq, harorat oshishi bilan muvozanat to'g'ridan-to'g'ri (endotermik reaksiya) tomon siljiydi. Ammo shuni yodda tutishimiz kerakki, harorat ko'tarilganda ham izotermik, ham endotermik jarayonlarning tezligi ortadi va harorat pasayganda pasayadi, lekin harorat o'zgarganda tezliklarning o'zgarishi bir xil emas, shuning uchun haroratni o'zgartirish orqali u muvozanatni ma'lum bir yo'nalishda siljitish mumkin. Muvozanatning siljishi tarkibiy qismlardan birining kontsentratsiyasining o'zgarishi natijasida yuzaga kelishi mumkin: muvozanat tizimiga moddaning qo'shilishi yoki uni tizimdan olib tashlash.
Le Chatelier printsipiga ko'ra, reaktsiya ishtirokchilaridan birining kontsentratsiyasi o'zgarganda, muvozanat o'zgarishni qoplaydigan tomonga siljiydi, ya'ni. boshlang'ich moddalardan birining konsentratsiyasining ortishi bilan - o'ngga va reaktsiya mahsulotlaridan birining konsentratsiyasining oshishi bilan - chapga. Agar gazsimon moddalar teskari reaktsiyada ishtirok etsa, bosim o'zgarganda, ularning barcha kontsentratsiyasi bir xil va bir vaqtning o'zida o'zgaradi. Jarayonlarning tezligi ham o'zgaradi va natijada kimyoviy muvozanatning o'zgarishi mumkin. Masalan, CaCO 3 (K) CO (k) + CO 2 (g) tizimidagi bosimning oshishi (muvozanatga nisbatan) bilan teskari reaktsiya tezligi ortadi = bu o'zgarishiga olib keladi. muvozanat chapga. Xuddi shu tizimdagi bosim pasayganda, teskari reaktsiya tezligi pasayadi va muvozanat o'ngga siljiydi. Muvozanat holatida bo'lgan 2HCl H 2 +Cl 2 tizimidagi bosim oshganda, muvozanat o'zgarmaydi, chunki ikkala tezlik ham teng ravishda ortadi.
4HCl + O 2 2Cl 2 + 2H 2 O (g) tizimi uchun bosimning oshishi oldinga reaktsiya tezligining oshishiga va muvozanatning o'ngga siljishiga olib keladi.
Shunday qilib, Le Chatelier printsipiga muvofiq, bosimning oshishi bilan muvozanat gaz aralashmasida kamroq mol gazsimon moddalar hosil bo'lishiga va shunga mos ravishda tizimdagi bosimning pasayishiga qarab o'tadi.
Aksincha, bosimning pasayishiga olib keladigan tashqi ta'sir bilan muvozanat ko'proq mol gazsimon moddalar hosil bo'lishiga qarab siljiydi, bu tizimdagi bosimning oshishiga olib keladi va hosil bo'lgan ta'sirga qarshi turadi.
Le Shatelye printsipi katta amaliy ahamiyatga ega. Bunga asoslanib, reaksiya mahsulotlarining maksimal hosildorligini ta'minlaydigan kimyoviy o'zaro ta'sir qilish shartlarini tanlash mumkin.
Kimyoviy muvozanat- to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaksiyalar bir xil tezlikda bo'lgan tizimning holati.. Jarayon davomida boshlang'ich moddalarning, to'g'ridan-to'g'ri kimyoviy moddalarning tezligi. reaksiya pasayadi va teskari reaksiya tezligi CHI ortishi bilan ortadi. Vaqtning bir nuqtasida, oldinga va teskari kimyo tezligi. reaksiyalar teng.Tashqi omillar (P,T,c) harakat qilmaguncha sistemaning holati oʻzgarmaydi.Miqdoriy jihatdan muvozanat holati muvozanat konstantasi yordamida tavsiflanadi. Muvozanat doimiysi - doimiy , kimyoviy muvozanat holatida qaytariladigan reaksiya komponentlari konsentrasiyalarining nisbatini aks ettiruvchi. (faqat C ga bog'liq).Har biri uchun kimyoni teskari aylantiramiz. Muayyan sharoitlarda sodir bo'ladigan reaktsiyalar kimyoviy moddaning chegarasini tavsiflaydi. reaktsiya. .K=.Agar (kontsentratsiya ref) - reaksiya bo'lmasa, muvozanat o'ngga siljisa - davom etmaydi. Muvozanat konstantasi reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasining o‘zgarishi bilan o‘z qiymatini o‘zgartirmaydi. Gap shundaki, konsentratsiyaning o'zgarishi faqat kimyoviy tarkibning o'zgarishiga olib keladi. bir yo'nalishda yoki boshqasida muvozanat. Bunday holda, xuddi shu konstantada yangi muvozanat holati o'rnatiladi . Haqiqiy muvozanat har qanday omillar ta'sirida u yoki bu tomonga siljishi mumkin. Ammo bu omillar bekor qilinganda, tizim asl holatiga qaytadi. Yolg'on- tizimning holati vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi, lekin tashqi sharoitlar o'zgarganda tizimda qaytarilmas jarayon sodir bo'ladi (Zulmatda H 2 + Cl 2 mavjud, yoritilganda HCl hosil bo'ladi. Yoritish to'xtaganda H 2 va Cl . 2 qaytmaydi).Ushbu omillardan kamida bittasining o'zgarishi muvozanatning siljishiga olib keladi.Kimyoviy tenglama holatiga turli omillarning ta'siri Le Shatelier (1884 y.) muvozanatni o'zgartirish printsipi bilan sifat jihatidan tavsiflanadi. kimyoviy muvozanat holatida bo'lgan tizimga har qanday tashqi ta'sir bilan, unda bu ta'sirning pasayishiga olib keladigan jarayonlar sodir bo'ladi.
Muvozanat konstantasi
Muvozanat konstantasi ko'rsatadi To'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligidan necha marta katta yoki kamroq?
Muvozanat konstantasi reaksiya mahsulotlarining muvozanat konsentrasiyalari ko‘paytmasining stexiometrik koeffitsientlari kuchiga, boshlang‘ich moddalarning muvozanat konsentrasiyalari ko‘paytmasining stexiometrik koeffitsientlari kuchiga nisbati.
Muvozanat konstantasining qiymati reaktivlarning tabiatiga va haroratga bog'liq bo'lib, muvozanat momentidagi konsentratsiyaga bog'liq emas, chunki ularning nisbati har doim doimiy qiymat bo'lib, son jihatdan muvozanat konstantasiga teng. Agar eritmadagi moddalar o'rtasida bir jinsli reaksiya sodir bo'lsa, u holda muvozanat konstantasi K C, gazlar o'rtasida bo'lsa, K R deb belgilanadi.
bu yerda R S, R D, R A va R V reaksiya ishtirokchilarining muvozanat bosimlari.
Klapeyron-Mendeleyev tenglamasidan foydalanib, K P va K C o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlash mumkin.
Keling, ovoz balandligini o'ng tomonga o'tkazamiz
p = RT, ya'ni p = CRT (6.9)
Har bir reaktiv uchun (6.9) tenglamani (6.7) ga almashtiramiz va soddalashtiramiz.
,
(6.10)
bu erda Dn - gazsimon reaktsiya ishtirokchilarining mol sonining o'zgarishi
Dn = (c + d) – (a + c) (6.11)
Demak,
K P = K C (RT) Dn (6.12)
(6.12) tenglamadan ko'rinib turibdiki, agar reaksiyada gazsimon ishtirokchilarning mollari soni o'zgarmasa (Dn = 0) yoki tizimda gazlar bo'lmasa, K P = K C.
Shuni ta'kidlash kerakki, geterogen jarayonda tizimdagi qattiq yoki suyuq fazaning konsentratsiyasi hisobga olinmaydi.
Masalan, 2A + 3B = C + 4D ko'rinishdagi reaktsiya uchun muvozanat konstantasi, agar barcha moddalar gaz bo'lsa va shaklga ega bo'lsa.
va agar D qattiq bo'lsa, u holda
Muvozanat konstantasi katta nazariy va amaliy ahamiyatga ega. Muvozanat konstantasining raqamli qiymati kimyoviy reaksiyaning amaliy imkoniyati va chuqurligini baholashga imkon beradi.
10 4, keyin reaksiya qaytarilmas
Muvozanatning siljishi. Le Chatelier printsipi.
Le Chatelier printsipi (1884): agar barqaror kimyoviy muvozanatda bo'lgan tizimga harorat, bosim yoki konsentratsiyaning o'zgarishi tashqi tomondan ta'sir qilsa, kimyoviy muvozanat ta'sirning ta'siri kamayadigan tomonga siljiydi.
Shuni ta'kidlash kerakki, katalizator kimyoviy muvozanatni o'zgartirmaydi, faqat uning boshlanishini tezlashtiradi.
Keling, umumiy reaktsiya uchun kimyoviy muvozanatning siljishiga har bir omilning ta'sirini ko'rib chiqaylik:
aA + bB = cC + d D±Q.
Konsentratsiyadagi o'zgarishlarning ta'siri. Le Chatelier printsipiga ko'ra, muvozanat kimyoviy reaktsiyasi tarkibiy qismlaridan birining kontsentratsiyasining ortishi muvozanatning ushbu komponentni kimyoviy qayta ishlash jarayoni sodir bo'ladigan reaktsiyaning kuchayishiga qarab siljishiga olib keladi. Aksincha, komponentlardan birining kontsentratsiyasining pasayishi muvozanatning ushbu komponentning shakllanishi tomon siljishiga olib keladi.
Shunday qilib, A yoki B moddasi kontsentratsiyasining ortishi muvozanatni oldinga yo'nalishga siljitadi; C yoki D moddasi kontsentratsiyasining oshishi muvozanatni teskari yo'nalishda siljitadi; A yoki B konsentratsiyasining pasayishi muvozanatni teskari yo'nalishda siljitadi; C yoki D moddasining konsentratsiyasining pasayishi muvozanatni oldinga siljitadi. (Sxematik ravishda siz yozishingiz mumkin: C A yoki C B ®; C C yoki C D ¬; ¯ C A yoki C B ¬; ¯ C C yoki C D ®).
Haroratning ta'siri. Haroratning muvozanatga ta'sirini aniqlaydigan umumiy qoida quyidagi formulaga ega: haroratning oshishi muvozanatning endotermik reaktsiyaga (- Q) siljishiga yordam beradi; haroratning pasayishi muvozanatning ekzotermik reaktsiyaga (+ Q) siljishiga yordam beradi.
Issiqlik ta'sirisiz sodir bo'ladigan reaktsiyalar harorat o'zgarganda kimyoviy muvozanatni o'zgartirmaydi. Bu holda haroratning oshishi faqat ma'lum bir tizimda isitishsiz, lekin uzoq vaqt davomida erishilgan muvozanatning tezroq o'rnatilishiga olib keladi.
Shunday qilib, ekzotermik reaksiyada (+ Q) haroratning oshishi muvozanatning teskari tomonga siljishiga olib keladi va aksincha, endotermik reaksiyada (- Q) haroratning oshishi haroratning siljishiga olib keladi. oldinga yo'nalish va teskari yo'nalishda haroratning pasayishi. (Sxematik ravishda yozishimiz mumkin: +Q T ¬; ¯T ®; -Q T ®; ¯T ¬ da).
Bosimning ta'siri. Tajriba shuni ko'rsatadiki, bosim faqat gazsimon moddalar ishtirok etadigan muvozanat reaktsiyalarining siljishiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi va shu bilan birga, gazsimon reaktsiya ishtirokchilarining mollari sonining o'zgarishi (Dn) nolga teng emas. Bosim ortishi bilan muvozanat kamroq mol gazsimon moddalar hosil bo'lishi bilan kechadigan reaksiyaga, bosim pasayganda esa ko'proq mol gazsimon moddalar hosil bo'lishiga qarab siljiydi.
Shunday qilib, agar Dn = 0 bo'lsa, u holda bosim kimyoviy muvozanatning siljishiga ta'sir qilmaydi; agar Dn< 0, то увеличение давления смещает равновесие в прямом направлении, уменьшение давления в сторону обратной реакции; если Dn >0, keyin bosimning ortishi muvozanatni teskari yo'nalishda siljitadi va bosimning pasayishi uni oldinga reaktsiya tomon siljitadi. (Sxematik ravishda biz yozishimiz mumkin: Dn = 0 da P ta'sir qilmaydi; Dn da<0 Р®, ¯Р¬; при Dn >0 R ¬, ¯R ®). Le Shatelier printsipi bir jinsli va geterogen tizimlar uchun qo'llaniladi va muvozanat siljishining sifat tavsifini beradi.
Kimyoviy muvozanat tizimning joylashgan sharoitlari o'zgarmas ekan, saqlanib qoladi. O'zgaruvchan sharoit (moddalarning kontsentratsiyasi, harorat, bosim) muvozanatni keltirib chiqaradi. Biroz vaqt o'tgach, kimyoviy muvozanat tiklanadi, lekin yangi sharoitda, avvalgi sharoitlardan farq qiladi. Tizimning bir muvozanat holatidan ikkinchisiga bunday o'tishi deyiladi siljish muvozanatning (siljishi). Ko'chirish yo'nalishi Le Shatelier printsipiga bo'ysunadi.
Boshlang'ich moddalardan birining konsentratsiyasi ortishi bilan muvozanat bu moddani ko'proq iste'mol qilish tomon siljiydi va to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya kuchayadi. Boshlang'ich moddalar konsentratsiyasining pasayishi muvozanatni bu moddalarning hosil bo'lishiga olib keladi, chunki teskari reaktsiya kuchayadi. Haroratning oshishi muvozanatni endotermik reaksiyaga, haroratning pasayishi esa muvozanatni ekzotermik reaksiyaga siljitadi. Bosimning oshishi muvozanatni gazsimon moddalar miqdorining kamayishiga, ya'ni bu gazlar egallagan kichikroq hajmlarga siljitadi. Aksincha, bosim pasayganda, muvozanat gazsimon moddalar miqdori ortib borishiga, ya'ni gazlar hosil qilgan kattaroq hajmlarga o'tadi.
1-misol.
Bosimning oshishi quyidagi qaytariladigan gaz reaktsiyalarining muvozanat holatiga qanday ta'sir qiladi:
a) SO 2 + C1 2 =SO 2 CI 2;
b) H 2 + Br 2 = 2NVr.
Yechim:
Biz Le Chatelier printsipidan foydalanamiz, unga ko'ra birinchi holatda bosimning oshishi (a) muvozanatni o'ngga, kichikroq hajmni egallagan gazsimon moddalarning kichik miqdori tomon siljitadi, bu esa ortib borayotgan bosimning tashqi ta'sirini zaiflashtiradi. Ikkinchi reaksiyada (b) gazsimon moddalarning ham boshlang’ich moddalari, ham reaksiya mahsulotlarining miqdori, ular egallagan hajmlari teng bo’ladi, shuning uchun bosim ta’sir qilmaydi va muvozanat buzilmaydi.
2-misol.
Ammiak sintezi reaksiyasida (–Q) 3H 2 + N 2 = 2NH 3 + Q, oldinga reaktsiya ekzotermik, teskari reaktsiya endotermik. Ammiak unumini oshirish uchun reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasi, harorat va bosimni qanday o'zgartirish kerak?
Yechim:
Balansni o'ngga o'tkazish uchun sizga kerak:
a) H 2 va N 2 konsentratsiyasini oshirish;
b) NH 3 ning kontsentratsiyasini kamaytirish (reaktsiya sferasidan olib tashlash);
c) haroratni pasaytirish;
d) bosimni oshirish.
3-misol.
Vodorod xlorid va kislorod o'rtasidagi bir hil reaktsiya teskari bo'ladi:
4HC1 + O 2 = 2C1 2 + 2H 2 O + 116 kJ.
1. Quyidagilar tizim muvozanatiga qanday ta'sir qiladi?
a) bosimning oshishi;
b) haroratning oshishi;
v) katalizatorning kiritilishi?
Yechim:
a) Le Shatelye printsipiga ko'ra, bosimning oshishi muvozanatning to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaga siljishiga olib keladi.
b) t° ning ortishi muvozanatning teskari reaksiya tomon siljishiga olib keladi.
c) Katalizatorning kiritilishi muvozanatni o'zgartirmaydi.
2. Reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasi ikki barobar oshirilsa, kimyoviy muvozanat qaysi tomonga siljiydi?
Yechim:
y → = k → 0 2 0 2; y 0 ← = k ← 0 2 0 2
Konsentratsiyani oshirgandan so'ng, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi quyidagicha bo'ldi:
y → = k → 4 = 32 k → 0 4 0
ya'ni dastlabki tezlik bilan solishtirganda 32 martaga oshdi. Xuddi shunday, teskari reaktsiya tezligi 16 marta ortadi:
y ← = k ← 2 2 = 16k ← [H 2 O] 0 2 [C1 2 ] 0 2 .
To'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligining ortishi teskari reaktsiya tezligining ortishidan 2 marta ko'pdir: muvozanat o'ngga siljiydi.
4-misol.
IN Gomogen reaksiyaning muvozanati qaysi tomonga siljiydi:
PCl 5 = PC1 3 + Cl 2 + 92 KJ,
agar siz to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaning harorat koeffitsienti 2,5 va teskari reaktsiya 3,2 ekanligini bilib, haroratni 30 ° C ga oshirsangiz?
Yechim:
To'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning harorat koeffitsientlari teng bo'lmaganligi sababli, haroratni oshirish bu reaktsiyalar tezligining o'zgarishiga turli xil ta'sir ko'rsatadi. Vant-Xoff qoidasidan (1.3) foydalanib, harorat 30 °C ga ko'tarilganda to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligini topamiz:
y → (t 2) = y → (t 1)=y → (t 1)2,5 0,1 30 = 15,6y → (t 1);
y ← (t 2) = y ← (t 1) =y → (t 1)3,2 0,1 30 = 32,8y ← (t 1)
Haroratning oshishi to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligini 15,6 marta, teskari reaktsiyaning tezligini 32,8 marta oshirdi. Shunday qilib, muvozanat chapga, PCl 5 hosil bo'lishi tomon siljiydi.
5-misol.
Izolyatsiya qilingan sistemada C 2 H 4 + H 2 ⇄ C 2 H 6 to'g'ri va teskari reaksiyalar tezligi qanday o'zgaradi va tizim hajmi 3 marta oshganda muvozanat qayerga siljiydi?
Yechim:
To'g'ri va teskari reaktsiyalarning dastlabki tezligi quyidagicha:
y 0 = k 0 0 ; y 0 = k 0.
Tizim hajmining oshishi reaktivlar konsentratsiyasining 3 ga kamayishiga olib keladi marta, shuning uchun oldinga va teskari reaktsiyalar tezligining o'zgarishi quyidagicha bo'ladi:
y 0 = k = 1/9y 0
y = k = 1/3y 0
To'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligining pasayishi bir xil emas: teskari reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligidan 3 marta (1/3: 1/9 = 3) yuqori, shuning uchun muvozanat o'zgaradi. chapga, tizim kattaroq hajmni egallagan tomonga, ya'ni C 2 H 4 va H 2 hosil bo'lishiga qarab.