Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ЗМІЩЕННЯ ХІМІЧНОЇ РІВНОВАГИ

Стан хімічної рівноваги порушується при різних зовнішніх впливах на систему: нагріванні і охолодженні, зміні тиску, додаванні і видаленні окремих речовин або розчинника. Від цього порушується рівність швидкостей прямої і зворотної реакцій і відбувається деяке зрушення стану системи.

Зміщенням хімічної рівноваги називається процес, що виникає в рівноважної системі в результаті зовнішнього впливу.

Зсув рівноваги веде до встановлення в системі нового стану рівноваги, що характеризується зміненими концентраціями речовин.

Приклад 10.6. В якому напрямку зміститься рівновага реакції при додаванні кисню?

Рішення. При додаванні кисню збільшується його концентрація, а отже, і швидкість в прямому напрямку. Рівновага зміститься вправо. Цим підвищується частка перетворення S0 2 в S0 3 .

Зміщення рівноваги за будь-яких діях підпорядковується принципу Ле Шательє (1884).

Зовнішній вплив на систему, що знаходиться в стані рівноваги, викликає процес, що веде до зменшення результату впливу.

При вирішенні конкретного питання про направлення зміщення рівноваги слід ясно зрозуміти сутність виробленого впливу і його результат. Наприклад, зміна концентрації не можна розглядати в якості впливу на систему. У систему можна вносити або видаляти речовини (его впливу), результатом чого буде зміна концентрацій. Застосування принципу Ле Шательє до практично важливою реакції отримання аміаку показано в табл. 10.1. У перших двох колонках вказані вплив на систему і результат впливу. Стрілки Т і> 1 означають збільшення і зменшення відповідної характеристики. У колонці «Відповідь системи» вказані зміни, протилежні результату впливу. Ці зміни пов'язані з виникненням в системі прямої або зворотної реакції. Деякі труднощі викликає з'ясування впливу тиску на стан рівноваги. Тиск газової суміші, відповідно до рівняння газового стану, залежить від температури і об'єму при даній кількості речовини, але система як така, що має певний обсяг і температуру, може реагувати на зміну тиску тільки зміною сумарної кількості речовини в результаті реакції. З принципу Ле Шательє випливає наслідок: при збільшенні тиску рівновага зміщується в напрямку зменшення суми стехиометрических коефіцієнтів при речовинах в газоподібному стані.

Таблиця 10.1

Застосування принципу Ле Шательє на прикладі реакції N2 + ЗН2 2NH3, АГН ° = -92 кДж / моль

вплив

результат

відповідь

системи

Висновок: рівновага зміститься

Додавання Н 2

с (Н 2 ) Т

З (Н 2 ) 1

->

видалення аміаку

C (NH;,) i

c (NH : s ) T

->

стиснення

У V

->

вплив

результат

відповідь

системи

Висновок: рівновага зміститься

розширення

' V

<-

нагрівання

7T

Tl

<-

охолодження

Tl

Tt

->

внесення

каталізатора

-

Чи не зміщується

В оборотних гетерогенних реакціях зміщення рівноваги пов'язано зі зміною концентрацій газоподібних і розчинених речовин. Зміна маси твердої речовини на стан рівноваги в системі не впливає.

Зміщення хімічної рівноваги широко використовують при проведенні реакцій в лабораторіях і в технологічних процесах. При цьому мова йде не про те, щоб досягти рівноваги, а йотом його зміщувати. Процес з самого початку планують гак, щоб встановлену рівновагу виявилося оптимальним з точки зору економії найбільш цінних реагентів. Вартість виробництва зменшується при підвищенні виходу продукту. Це залежить від умов температури і тиску. На прикладі реакції отримання аміаку показаний принцип підходу до вибору умов процесу (знаки «+» і «-» символізують бажаний або небажаний характер впливу на кінцевий результат).

З наведених даних випливає, що при виробництві аміаку бажано використовувати високий тиск і вишукувати найбільш активні каталізатори. Температура робить позитивний з точки зору технології та економіки вплив на швидкість реакції і негативне на вихід аміаку. Тому потрібно вибирати оптимальну температуру, що забезпечує в кінцевому рахунку мінімальні витрати на виробництво продукту.

 
<<   ЗМІСТ   >>