Agar tizim muvozanat holatida bo'lsa, u holda tashqi sharoitlar o'zgarmas ekan, u o'zida qoladi. Agar shartlar o'zgarsa, tizim muvozanatdan chiqadi - to'g'ridan-to'g'ri va teskari jarayonlarning tezligi tengsiz o'zgaradi - reaktsiya paydo bo'ladi. Eng muhimi, muvozanat, bosim yoki haroratda ishtirok etadigan har qanday moddalar kontsentratsiyasining o'zgarishi tufayli nomutanosiblik holatlari.
Keling, ushbu holatlarning har birini ko'rib chiqaylik.
Reaksiyada ishtirok etuvchi har qanday moddalar kontsentratsiyasining o'zgarishi natijasida muvozanatning buzilishi. Vodorod, vodorod yodid va yod bug'lari ma'lum bir harorat va bosimda bir-biri bilan muvozanatda bo'lsin. Keling, tizimga qo'shimcha miqdorda vodorod kiritaylik. Massa ta'siri qonuniga ko'ra, vodorod kontsentratsiyasining ortishi oldinga siljish reaktsiyasi tezligini oshiradi - HI sintez reaktsiyasi, teskari reaktsiya tezligi esa o'zgarmaydi. Endi reaktsiya teskari yo'nalishga qaraganda oldinga yo'nalishda tezroq davom etadi. Natijada, vodorod va yod bug'larining konsentratsiyasi pasayadi, bu oldinga reaktsiyani sekinlashtiradi va HI kontsentratsiyasi oshadi, bu esa teskari reaktsiyani tezlashtiradi. Bir muncha vaqt o'tgach, to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi yana tenglashadi va yangi muvozanat o'rnatiladi. Ammo shu bilan birga, HI kontsentratsiyasi endi qo'shilganidan oldin yuqori bo'ladi va kontsentratsiya pastroq bo'ladi.
Nomutanosiblik natijasida yuzaga keladigan konsentratsiyalarni o'zgartirish jarayoni siljish yoki muvozanat siljishi deb ataladi. Agar bir vaqtning o'zida tenglamaning o'ng tomonidagi moddalar kontsentratsiyasining ortishi (va, albatta, bir vaqtning o'zida chapdagi moddalar kontsentratsiyasining pasayishi) bo'lsa, ular muvozanatning siljishini aytishadi. o'ngga, ya'ni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya yo'nalishi bo'yicha; kontsentratsiyalar teskari yo'nalishda o'zgarganda, ular muvozanatning chapga - teskari reaktsiya yo'nalishi bo'yicha siljishi haqida gapiradi. Ko'rib chiqilgan misolda muvozanat o'ngga siljigan. Shu bilan birga, konsentratsiyasining oshishi muvozanatni keltirib chiqaradigan modda reaktsiyaga kirdi - uning konsentratsiyasi pasaydi.
Shunday qilib, muvozanatda ishtirok etuvchi moddalarning har qanday kontsentratsiyasining oshishi bilan muvozanat ushbu moddaning iste'moli tomon siljiydi; Har qanday moddaning konsentratsiyasi pasayganda, muvozanat shu moddaning hosil bo'lishi tomon siljiydi.
Bosimning o'zgarishi tufayli muvozanatning buzilishi (tizim hajmini kamaytirish yoki oshirish orqali). Reaksiyada gazlar ishtirok etganda, tizim hajmi o'zgarganda muvozanat buzilishi mumkin.
Azot oksidi va kislorod o'rtasidagi reaktsiyaga bosimning ta'sirini ko'rib chiqaylik:
Gazlar aralashmasi ma'lum harorat va bosimda kimyoviy muvozanatda bo'lsin. Haroratni o'zgartirmasdan, biz bosimni oshiramiz, shunda tizim hajmi 2 barobar kamayadi. Birinchi daqiqada barcha gazlarning qisman bosimi va kontsentratsiyasi ikki barobar ortadi, lekin ayni paytda to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligi o'rtasidagi nisbat o'zgaradi - muvozanat buziladi.
Aslida, bosim oshishidan oldin, gaz konsentratsiyasi muvozanat qiymatlariga ega edi va , va to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi bir xil edi va tenglamalar bilan aniqlandi:
Siqilishdan keyingi birinchi daqiqada gaz konsentratsiyasi dastlabki qiymatlariga nisbatan ikki baravar ko'payadi va mos ravishda , va ga teng bo'ladi. Bunday holda, to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi tenglamalar bilan aniqlanadi:
Shunday qilib, bosimning oshishi natijasida oldinga reaktsiya tezligi 8 marta, teskari reaktsiya esa atigi 4 marta oshdi. Tizimdagi muvozanat buziladi - oldinga boradigan reaktsiya teskari reaktsiyadan ustun turadi. Tezliklar tenglashganidan keyin muvozanat yana o'rnatiladi, lekin tizimdagi miqdor ortadi va muvozanat o'ngga siljiydi.
To'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligining teng bo'lmagan o'zgarishi ko'rib chiqilayotgan reaksiya tenglamasining chap va o'ng tomonlarida gaz molekulalarining soni har xil bo'lganligi bilan bog'liqligini tushunish oson: bir molekula kislorod va. azot oksidining ikkita molekulasi (jami uchta gaz molekulasi) ikkita gaz molekulasiga - azot dioksidiga aylanadi. Gazning bosimi uning molekulalarining idish devorlariga urilishi natijasidir; boshqa narsalar teng bo'lsa, ma'lum hajmdagi gaz tarkibidagi molekulalar soni qancha ko'p bo'lsa, gaz bosimi shunchalik yuqori bo'ladi. Shuning uchun gaz molekulalari sonining ko'payishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiya bosimning oshishiga olib keladi va gaz molekulalari sonining kamayishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiya bosimning pasayishiga olib keladi.
Shuni hisobga olib, bosimning kimyoviy muvozanatga ta'siri to'g'risidagi xulosani quyidagicha shakllantirish mumkin:
Tizimni siqish orqali bosim kuchayganda, muvozanat gaz molekulalari sonining kamayishi tomon siljiydi, ya'ni bosim pasayganda, muvozanat gaz molekulalari sonining ko'payishi tomon siljiydi, ya'ni. bosimning oshishi.
Agar reaksiya gaz molekulalari sonini o'zgartirmasdan davom etsa, tizimni siqish yoki kengaytirish paytida muvozanat buzilmaydi. Masalan, tizimda
hajm o'zgarganda muvozanat buzilmaydi; HI chiqishi bosimga bog'liq emas.
Haroratning o'zgarishi tufayli muvozanat. Kimyoviy reaktsiyalarning aksariyat qismining muvozanati harorat o'zgarishi bilan o'zgaradi. Muvozanat siljish yo`nalishini belgilovchi omil reaksiyaning issiqlik effektining belgisi hisoblanadi. Ko'rsatish mumkinki, harorat ko'tarilganda muvozanat endotermik reaksiya yo'nalishiga, pasayganda esa ekzotermik reaksiya yo'nalishiga siljiydi.
Shunday qilib, ammiak sintezi ekzotermik reaksiya hisoblanadi
Shuning uchun harorat oshishi bilan tizimdagi muvozanat chapga - ammiakning parchalanishi tomon siljiydi, chunki bu jarayon issiqlikning yutilishi bilan sodir bo'ladi.
Aksincha, azot oksidi (II) sintezi endotermik reaksiya hisoblanadi:
Shuning uchun harorat oshishi bilan tizimdagi muvozanat o'ngga - shakllanish tomon siljiydi.
Kimyoviy muvozanat buzilishlarining ko'rib chiqilgan misollarida paydo bo'ladigan naqshlar muvozanat tizimlariga turli omillarning ta'sirini aniqlaydigan umumiy printsipning alohida holatlaridir. Kimyoviy muvozanatga tatbiq etilganda Le Chatelier printsipi deb nomlanuvchi ushbu printsipni quyidagicha shakllantirish mumkin:
Muvozanatda bo'lgan tizimga har qanday ta'sir ko'rsatilsa, unda sodir bo'ladigan jarayonlar natijasida muvozanat shunday yo'nalishga siljiydiki, ta'sir kamayadi.
Haqiqatan ham, reaktsiyada ishtirok etuvchi moddalardan biri tizimga kiritilganda, muvozanat ushbu moddaning iste'moli tomon siljiydi. “Bosim oshganda, u shunday siljiydiki, harorat ko'tarilganda tizimdagi bosim pasayadi, muvozanat endotermik reaksiya tomon siljiydi - tizimdagi harorat pasayadi;
Le Shatelier printsipi nafaqat kimyoviy, balki turli fizik-kimyoviy muvozanatlarga ham tegishli. Qaynatish, kristallanish va erish kabi jarayonlar sharoitlari Le Shatelye printsipiga muvofiq o'zgarganda muvozanatning siljishi.
Barcha kimyoviy reaktsiyalar, printsipial jihatdan, teskari.
Demak, reagentlarning o‘zaro ta’siri ham, mahsulotlarning o‘zaro ta’siri ham reaksiya aralashmasida sodir bo‘ladi. Shu ma'noda reaktivlar va mahsulotlar o'rtasidagi farq shartli. Kimyoviy reaktsiyaning yo'nalishi uning o'tkazilish shartlari (harorat, bosim, moddalar konsentratsiyasi) bilan belgilanadi.
Ko'pgina reaktsiyalar bitta afzal yo'nalishga ega va bunday reaktsiyalar teskari yo'nalishda sodir bo'lishi uchun ekstremal shartlar talab qilinadi. Bunday reaktsiyalarda reaktivlarning deyarli to'liq mahsulotga aylanishi sodir bo'ladi.Misol.
Temir va oltingugurt, o'rtacha qizdirilganda, temir (II) sulfidni hosil qilish uchun bir-biri bilan reaksiyaga kirishadi va bunday sharoitlarda temir va oltingugurtga deyarli parchalanmaydi;
200 atm va 400 0C haroratda reaksiya aralashmasidagi maksimal NH3 miqdori 36% ga (hajm bo'yicha) erishiladi. Haroratning yanada oshishi bilan teskari reaktsiyaning kuchayishi tufayli aralashmadagi ammiakning hajm ulushi kamayadi.
Oldinga va teskari reaktsiyalar bir vaqtning o'zida qarama-qarshi yo'nalishda sodir bo'ladi.
Barcha qaytar reaksiyalarda ikkala tezlik teng bo‘lguncha va muvozanat o‘rnatilguncha oldinga yo‘naltirilgan reaksiya tezligi pasayadi va teskari reaksiya tezligi ortadi.
Muvozanat holatida to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligi teng bo'ladi.
LE SHATELIER PRINSIBI KIMYOVIY MUVOZANAT.
Kimyoviy muvozanatning holati quyidagi reaktsiya parametrlariga bog'liq: harorat, bosim va kontsentratsiya. Ushbu omillarning kimyoviy reaktsiyaga ta'siri 1884 yilda frantsuz olimi Le Shatelier tomonidan umumiy ma'noda ifodalangan naqshga bo'ysunadi. Le Chatelier printsipining zamonaviy formulasi quyidagicha: 1. Haroratning ta’siri.
Har bir qaytar reaksiyada yo‘nalishlardan biri ekzotermik jarayonga, ikkinchisi esa endotermik jarayonga to‘g‘ri keladi. 2. Bosimning ta'siri.
Boshlang'ich moddalardan mahsulotlarga o'tish paytida modda miqdorining o'zgarishi tufayli hajmning o'zgarishi bilan birga bo'lgan gazsimon moddalar ishtirokidagi barcha reaktsiyalarda muvozanat holati tizimdagi bosim ta'sir qiladi.Bosimning muvozanat holatiga ta'siri quyidagi qoidalarga bo'ysunadi:
Shunday qilib, boshlang'ich moddalardan mahsulotlarga o'tish davrida gazlar hajmi ikki baravar kamaydi. Bu shuni anglatadiki, bosim ortishi bilan muvozanat NH3 hosil bo'lishi tomon siljiydi, bu ammiak sintezi reaktsiyasi uchun 400 0C da quyidagi ma'lumotlardan dalolat beradi: 3. Konsentratsiyaning ta’siri.
Kimyoviy muvozanat haqida tushuncha
Muvozanat holati tizimning o'zgarishsiz qoladigan holati deb hisoblanadi va bu holat hech qanday tashqi kuchlar ta'siridan kelib chiqmaydi. To'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligiga teng bo'ladigan reaksiyaga kirishuvchi moddalar tizimining holati deyiladi. kimyoviy muvozanat. Bu muvozanat ham deyiladi mobil m yoki dinamik muvozanat.
Kimyoviy muvozanat belgilari
1. Tizimning holati tashqi sharoitlarni saqlab qolgan holda vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi.
2. Muvozanat dinamik, ya’ni bir xil tezlikda to‘g‘ri va teskari reaksiyalarning sodir bo‘lishidan kelib chiqadi.
3. Har qanday tashqi ta'sir tizim muvozanatining o'zgarishiga olib keladi; agar tashqi ta'sir bartaraf etilsa, tizim asl holatiga qaytadi.
4. Muvozanat holatiga ikki tomondan - boshlang'ich moddalar tomonidan ham, reaksiya mahsulotlari tomonidan ham yaqinlashish mumkin.
5. Muvozanat holatida Gibbs energiyasi minimal qiymatiga etadi.
Le Chatelier printsipi
Tashqi sharoitdagi o'zgarishlarning muvozanat holatiga ta'siri aniqlanadi Le Chatelier printsipi (harakatlanuvchi muvozanat printsipi): Muvozanat holatidagi tizimga har qanday tashqi ta’sir ta’sir etsa, tizimda bu ta’sirning ta’sirini zaiflashtiruvchi jarayonning o‘sha yo‘nalishi kuchayadi va muvozanat holati xuddi shu tomonga siljiydi.
Le Shatelier printsipi nafaqat kimyoviy jarayonlarga, balki qaynash, kristallanish, erish va boshqalar kabi jismoniy jarayonlarga ham tegishli.
NO oksidlanish reaktsiyasi misolida turli omillarning kimyoviy muvozanatga ta'sirini ko'rib chiqaylik:
2 YO'Q (g) + O 2(g) 2 YO'Q 2 (g); H o 298 = - 113,4 kJ/mol.
Haroratning kimyoviy muvozanatga ta'siri
Harorat ortishi bilan muvozanat endotermik reaksiyaga, harorat pasayganda esa ekzotermik reaksiya tomon siljiydi.
Muvozanatning siljishi darajasi termal effektning mutlaq qiymati bilan belgilanadi: reaksiya entalpiyasining mutlaq qiymati qanchalik katta bo'lsa. H, haroratning muvozanat holatiga ta'siri qanchalik katta bo'lsa.
Azot oksidi sintezi uchun ko'rib chiqilayotgan reaktsiyada (IV ) haroratning oshishi muvozanatni boshlang'ich moddalar tomon siljitadi.
Bosimning kimyoviy muvozanatga ta'siri
Siqish muvozanatni gazsimon moddalar hajmining kamayishi bilan kechadigan jarayon tomonga, bosimning pasayishi esa muvozanatni teskari tomonga siljitadi. Ko'rib chiqilayotgan misolda tenglamaning chap tomonida uchta jild, o'ng tomonida ikkita jild mavjud. Bosimning oshishi hajmning pasayishi bilan sodir bo'ladigan jarayonga yordam berganligi sababli, bosimning oshishi bilan muvozanat o'ngga siljiydi, ya'ni. reaksiya mahsuloti tomon - NO 2 . Bosimning pasayishi muvozanatni teskari yo'nalishda siljitadi. Shuni ta'kidlash kerakki, agar qaytar reaktsiya tenglamasida o'ng va chap tomonlardagi gazsimon moddalar molekulalari soni teng bo'lsa, bosimning o'zgarishi muvozanat holatiga ta'sir qilmaydi.
Konsentratsiyaning kimyoviy muvozanatga ta'siri
Ko'rib chiqilayotgan reaktsiya uchun muvozanat tizimiga qo'shimcha miqdorda NO yoki O 2 kiritilishi. muvozanatning ushbu moddalar kontsentratsiyasi pasaygan tomonga siljishiga olib keladi, shuning uchun muvozanatning hosil bo'lish tomon siljishi sodir bo'ladi. YO'Q 2 . Konsentratsiyaning ortishi YO'Q 2 muvozanatni boshlang'ich moddalar tomon siljitadi.
Katalizator oldinga va teskari reaktsiyalarni teng darajada tezlashtiradi va shuning uchun kimyoviy muvozanatning siljishiga ta'sir qilmaydi.
Muvozanat tizimiga kiritilganda (P = const ) inert gazning kontsentratsiyasi (qisman bosim) kamayadi. Ko'rib chiqilayotgan oksidlanish jarayonidan beri YO'Q hajmining pasayishi bilan ketadi, keyin qo'shilganda
Kimyoviy muvozanat konstantasi
Kimyoviy reaksiya uchun:
2 YO'Q (g) + O 2 (g) 2 NO 2(d)
kimyoviy reaksiya konstantasi K c nisbat:
(12.1)
Ushbu tenglamada kvadrat qavs ichida kimyoviy muvozanatda o'rnatiladigan reaksiyaga kirishuvchi moddalarning kontsentratsiyasi, ya'ni. moddalarning muvozanat konsentratsiyasi.
Kimyoviy muvozanat konstantasi Gibbs energiyasining o'zgarishi bilan quyidagi tenglama bilan bog'liq:
G T o = – RTlnK . (12.2).
Muammoni hal qilishga misollar
Muayyan haroratda tizimdagi muvozanat konsentratsiyalari 2CO (g) + O 2(g)2CO 2 (g) edi: = 0,2 mol/l, = 0,32 mol/l, = 0,16 mol/l. Bu haroratdagi muvozanat konstantasini va CO va O ning dastlabki konsentrasiyalarini aniqlang 2 , agar asl aralashmada CO bo'lmasa 2 .
.
2CO (g) + O 2(g) 2CO 2 (d).
Ikkinchi qatorda "proreakt" reaksiyaga kirishgan boshlang'ich moddalarning kontsentratsiyasini va natijada olingan CO 2 kontsentratsiyasini anglatadi. , va, boshlang'ich = bilan reaksiya + teng bilan .
Malumot ma'lumotlaridan foydalanib, jarayonning muvozanat konstantasini hisoblang3H 2 (G) + N 2 (G) 2 NH 3 (G) 298 K da.
G 298 o = 2·( - 16,71) kJ = -33,42 10 3 J.
G T o = - RTlnK.
lnK = 33,42 10 3 / (8,314 × 298) = 13,489. K = 7,21× 10 5 .
Tizimdagi HI ning muvozanat konsentratsiyasini aniqlangH 2(g) + I 2(g) 2HI (G) ,
agar ma'lum bir haroratda muvozanat konstantasi 4 bo'lsa va H 2 ning boshlang'ich konsentratsiyasi I 2 bo'lsa. va HI mos ravishda 1, 2 va 0 mol/l ga teng.
Yechim. Vaqtning qaysidir nuqtasida x mol/l H2 reaksiyaga kirishsin.
.
Bu tenglamani yechib, x = 0,67 ni olamiz.
Bu HI ning muvozanat konsentratsiyasi 2 × 0,67 = 1,34 mol / L ekanligini anglatadi.
Malumot ma'lumotlaridan foydalanib, jarayonning muvozanat konstantasi bo'lgan haroratni aniqlang: H 2 (g) + HCOH (d) CH3OH (d) 1 ga teng bo‘ladi. Faraz qilaylik, H o T » H o 298 va S o T. “S o 298.Agar K = 1 bo'lsa, u holda G o T = - RTlnK = 0;
G o T » N haqida 298 - T D S o 298 . Keyin;
N haqida 298 = -202 - (- 115,9) = -86,1 kJ = - 86,1× 10 3 J;
S o 298 = 239,7 – 218,7 – 130,52 = -109,52 J/K;
TO.
Yechim. Vaqtning qaysidir nuqtasida x mol/l SO 2 reaksiyaga kirishsin.
SO 2(G) + Cl 2(G) SO 2 Cl 2(G)
Keyin biz olamiz:
.
Bu tenglamani yechish orqali biz topamiz: x 1 = 3 va x 2 = 1,25. Lekin x 1 = 3 masala shartlarini qanoatlantirmaydi.
Shuning uchun = 1,25 + 1 = 2,25 mol / l.
Mustaqil ravishda hal qilinadigan muammolar
12.1. Quyidagi reaksiyalardan qaysi birida bosimning oshishi muvozanatni o‘ngga siljitadi? Javobni asoslang.
1) 2 NH 3 (g) 3 H 2 (g) + N 2 (d)
2) ZnCO 3 (k) ZnO (k) + CO 2 (d)
3) 2HBr (g) H 2 (g) + Br 2 (w)
4) CO 2 (g) + C (grafit) 2CO (g)
12.2.Muayyan haroratda tizimdagi muvozanat konsentratsiyalari
2HBr (g) H 2 (g) + Br 2 (d)
edi: = 0,3 mol/l, = 0,6 mol/l, = 0,6 mol/l. Muvozanat konstantasini va HBr ning dastlabki konsentratsiyasini aniqlang.
12.3.Reaksiya uchun H 2(g)+S (d) H 2 S d) ma'lum haroratda muvozanat konstantasi 2 ga teng. H 2 ning muvozanat konsentrasiyalarini aniqlang. va S, agar H ning dastlabki kontsentratsiyasi 2, S va H 2 S mos ravishda 2, 3 va 0 mol/l ga teng.
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 bo'ladi, tizim holati tashqi omillar (P, T, c) ta'sir qilmaguncha o'zgarmaydi, 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 biz kimyoni teskari aylantiramiz. Muayyan sharoitlarda sodir bo'ladigan reaktsiyalar kimyoviy moddaning chegarasini tavsiflaydi. reaktsiya. .K=.Agar (konsentratsiya ref) - muvozanat o'ngga siljigan bo'lsa - 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 qaytarilmaydi). 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 mollari 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 reaksiya 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.
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. Unga asoslanib, kimyoviy o'zaro ta'sirni amalga oshirish uchun bunday sharoitlarni tanlash mumkin, bu reaktsiya mahsulotlarining maksimal hosildorligini ta'minlaydi.