Prevedere cambiamenti nell'equilibrio chimico utilizzando il principio di Le Chatelier. Reversibilità dei prodotti chimici. reazioni. Equilibrio chimico e condizioni per il suo spostamento, applicazione pratica

9. Velocità della reazione chimica. Equilibrio chimico

9.2. Equilibrio chimico e suo spostamento

La maggior parte delle reazioni chimiche sono reversibili, cioè fluiscono contemporaneamente sia nella direzione della formazione dei prodotti che nella direzione della loro decomposizione (da sinistra a destra e da destra a sinistra).

Esempi di equazioni di reazione per processi reversibili:

N2+3H2⇄t°,p,cat2NH3

2SO 2 + O 2 ⇄ t ° , p , cat 2SO 3

H2+I2⇄t°2HI

Le reazioni reversibili sono caratterizzate da uno stato speciale chiamato stato di equilibrio chimico.

Equilibrio chimico- questo è uno stato del sistema in cui le velocità delle reazioni dirette e inverse diventano uguali. Quando ci si sposta verso l'equilibrio chimico, la velocità della reazione diretta e la concentrazione dei reagenti diminuiscono, mentre aumentano la reazione inversa e la concentrazione dei prodotti.

In uno stato di equilibrio chimico, nell'unità di tempo si forma tanto prodotto quanto viene decomposto. Di conseguenza, le concentrazioni di sostanze in uno stato di equilibrio chimico non cambiano nel tempo. Tuttavia, ciò non significa affatto che le concentrazioni di equilibrio o le masse (volumi) di tutte le sostanze siano necessariamente uguali tra loro (vedi Fig. 9.8 e 9.9). L'equilibrio chimico è un equilibrio dinamico (mobile) che può rispondere alle influenze esterne.

La transizione di un sistema di equilibrio da uno stato di equilibrio a un altro è chiamata spostamento o spostamento dell’equilibrio. In pratica si parla di uno spostamento dell'equilibrio verso i prodotti della reazione (a destra) o verso le sostanze di partenza (a sinistra); una reazione diretta è quella che avviene da sinistra a destra, mentre una reazione inversa avviene da destra a sinistra. Lo stato di equilibrio è indicato da due frecce dirette in senso opposto: ⇄.

Il principio dello spostamento dell’equilibrio fu formulata dallo scienziato francese Le Chatelier (1884): un'influenza esterna su un sistema in equilibrio porta a uno spostamento di questo equilibrio in una direzione che indebolisce l'effetto dell'influenza esterna

Formuliamo le regole di base per spostare l'equilibrio.

Effetto della concentrazione: quando la concentrazione di una sostanza aumenta, l'equilibrio si sposta verso il suo consumo, e quando diminuisce, verso la sua formazione.

Ad esempio, con un aumento della concentrazione di H 2 in una reazione reversibile

H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI (g)

la velocità della reazione diretta, a seconda della concentrazione di idrogeno, aumenterà. Di conseguenza, l’equilibrio si sposterà a destra. Man mano che la concentrazione di H 2 diminuisce, la velocità della reazione diretta diminuirà e di conseguenza l'equilibrio del processo si sposterà a sinistra.

Effetto della temperatura: Quando la temperatura aumenta l'equilibrio si sposta verso la reazione endotermica, mentre quando la temperatura diminuisce si sposta verso la reazione esotermica.

È importante ricordare che all'aumentare della temperatura aumenta la velocità sia delle reazioni eso che endotermiche, ma la reazione endotermica aumenta più volte, per cui E a è sempre maggiore. Quando la temperatura diminuisce, la velocità di entrambe le reazioni diminuisce, ma ancora un numero maggiore di volte: endotermica. È conveniente illustrare ciò con un diagramma in cui il valore della velocità è proporzionale alla lunghezza delle frecce e l'equilibrio si sposta nella direzione della freccia più lunga.

Effetto della pressione: Una variazione di pressione influenza lo stato di equilibrio solo quando i gas sono coinvolti nella reazione, e anche quando la sostanza gassosa si trova solo su un lato dell'equazione chimica. Esempi di equazioni di reazione:

• la pressione influenza lo spostamento dell’equilibrio:

3H 2 (g) + N 2 (g) ⇄ 2NH 3 (g),

CaO (tv) + CO 2 (g) ⇄ CaCO 3 (tv);

• la pressione non influenza lo spostamento dell’equilibrio:

Cu (sv) + S (sv) = CuS (sv),

NaOH (soluzione) + HCl (soluzione) = NaCl (soluzione) + H 2 O (l).

Quando la pressione diminuisce l'equilibrio si sposta verso la formazione di una maggiore quantità chimica di sostanze gassose, mentre quando aumenta l'equilibrio si sposta verso la formazione di una minore quantità chimica di sostanze gassose. Se le quantità chimiche dei gas in entrambi i lati dell'equazione sono le stesse, la pressione non influisce sullo stato di equilibrio chimico:

H2(g) + Cl2(g) = 2HCl (g).

Questo è facile da capire, dato che l'effetto di una variazione di pressione è simile all'effetto di una variazione di concentrazione: con un aumento della pressione n volte, la concentrazione di tutte le sostanze in equilibrio aumenta della stessa quantità (e viceversa ).

Effetto del volume del sistema di reazione: una variazione di volume del sistema di reazione è associata a una variazione di pressione e influenza solo lo stato di equilibrio delle reazioni che coinvolgono sostanze gassose. Una diminuzione del volume significa un aumento della pressione e sposta l'equilibrio verso la formazione di meno gas chimici. Un aumento del volume del sistema porta ad una diminuzione della pressione e uno spostamento dell'equilibrio verso la formazione di una maggiore quantità chimica di sostanze gassose.

L'introduzione di un catalizzatore in un sistema di equilibrio o un cambiamento nella sua natura non sposta l'equilibrio (non aumenta la resa del prodotto), poiché il catalizzatore accelera nella stessa misura sia le reazioni dirette che quelle inverse. Ciò è dovuto al fatto che il catalizzatore riduce ugualmente l'energia di attivazione dei processi diretti e inversi. Allora perché usano un catalizzatore nei processi reversibili? Il fatto è che l'uso di un catalizzatore nei processi reversibili contribuisce al rapido raggiungimento dell'equilibrio e ciò aumenta l'efficienza della produzione industriale.

Esempi specifici dell'influenza di vari fattori sullo spostamento dell'equilibrio sono forniti nella tabella. 9.1 per la reazione di sintesi dell'ammoniaca che avviene con cessione di calore. In altre parole, la reazione diretta è esotermica e la reazione inversa è endotermica.

Tabella 9.1

L'influenza di vari fattori sullo spostamento dell'equilibrio della reazione di sintesi dell'ammoniaca

Fattore che influenza il sistema di equilibrio	Direzione di spostamento della reazione di equilibrio 3 H 2 + N 2 ⇄ t, p, cat 2 NH 3 + Q
Aumento della concentrazione di idrogeno, s (H 2)	L’equilibrio si sposta a destra, il sistema risponde diminuendo c (H 2)
Diminuzione della concentrazione di ammoniaca, s (NH 3)↓	L’equilibrio si sposta a destra, il sistema risponde con un aumento di c (NH 3)
Aumento della concentrazione di ammoniaca, s (NH 3)	L’equilibrio si sposta a sinistra, il sistema risponde diminuendo c (NH 3)
Diminuzione della concentrazione di azoto, s (N 2)↓	L’equilibrio si sposta a sinistra, il sistema risponde aumentando c (N 2)
Compressione (diminuzione del volume, aumento della pressione)	L'equilibrio si sposta a destra, verso una diminuzione del volume dei gas
Espansione (aumento di volume, diminuzione di pressione)	L’equilibrio si sposta a sinistra, verso l’aumento del volume di gas
Aumento della pressione	L’equilibrio si sposta a destra, verso un volume di gas più piccolo
Diminuzione della pressione	L'equilibrio si sposta a sinistra, verso un volume maggiore di gas
Aumento della temperatura	L'equilibrio si sposta a sinistra, verso la reazione endotermica
Calo della temperatura	L'equilibrio si sposta a destra, verso la reazione esotermica
Aggiunta di un catalizzatore	L’equilibrio non si sposta

Esempio 9.3.

In uno stato di equilibrio del processo

2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g)

le concentrazioni delle sostanze (mol/dm 3) SO 2, O 2 e SO 3 sono rispettivamente 0,6, 0,4 e 0,2. Trova le concentrazioni iniziali di SO 2 e O 2 (la concentrazione iniziale di SO 3 è zero).

Soluzione. Durante la reazione vengono quindi consumati SO 2 e O 2

c out (SO 2) = c uguale (SO 2) + c out (SO 2),

c fuori (O 2) = c uguale (O 2) + c fuori (O 2).

Il valore di c speso si trova utilizzando c (SO 3):

c out (SO 2) = 0,6 + 0,2 = 0,8 (mol/dm 3).

y = 0,1 mol/dm3.

c out (O 2) = 0,4 + 0,1 = 0,5 (mol/dm 3).

Risposta: 0,8 mol/dm 3 SO 2; 0,5 mol/dm3O2.

Quando si eseguono compiti d'esame, l'influenza di vari fattori, da un lato, sulla velocità di reazione e, dall'altro, sullo spostamento dell'equilibrio chimico, viene spesso confusa.

Per un processo reversibile

con l'aumentare della temperatura aumenta la velocità delle reazioni sia dirette che inverse; al diminuire della temperatura diminuisce la velocità delle reazioni sia dirette che inverse;

con l'aumentare della pressione, aumentano le velocità di tutte le reazioni che si verificano con la partecipazione dei gas, sia dirette che inverse. Quando la pressione diminuisce, diminuisce la velocità di tutte le reazioni che si verificano con la partecipazione di gas, sia dirette che inverse;

l'introduzione di un catalizzatore nel sistema o la sua sostituzione con un altro catalizzatore non sposta l'equilibrio.

Esempio 9.4.

Si verifica un processo reversibile, descritto dall'equazione

N2(g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g) + Q

Considera quali fattori: 1) aumentano la velocità di sintesi della reazione dell'ammoniaca; 2) sposta l'equilibrio a destra:

a) diminuzione della temperatura;

b) aumento della pressione;

c) diminuzione della concentrazione di NH 3;

d) utilizzo di un catalizzatore;

e) aumento della concentrazione di N 2.

Soluzione. I fattori b), d) ed e) aumentano la velocità della reazione di sintesi dell'ammoniaca (oltre all'aumento della temperatura, all'aumento della concentrazione di H 2); spostare l'equilibrio a destra - a), b), c), e).

Risposta: 1) b, d, d; 2) a, b, c, d.

Esempio 9.5.

Di seguito è riportato il diagramma energetico di una reazione reversibile

Elenca tutte le affermazioni vere:

a) la reazione inversa procede più velocemente della reazione diretta;

b) all'aumentare della temperatura, la velocità della reazione inversa aumenta più volte rispetto alla reazione diretta;

c) avviene una reazione diretta con assorbimento di calore;

d) il coefficiente di temperatura γ è maggiore per la reazione inversa.

Soluzione.

a) L'affermazione è corretta, poiché E arr = 500 − 300 = 200 (kJ) è inferiore a E arr = 500 − 200 = 300 (kJ).

b) L'affermazione è errata; la velocità della reazione diretta per la quale E a è maggiore aumenta di un numero maggiore di volte.

c) L'affermazione è corretta, Q pr = 200 − 300 = −100 (kJ).

d) L'affermazione non è corretta, γ è maggiore per una reazione diretta, nel qual caso E a è maggiore.

Risposta: a), c).

cioè, ad esempio, se una certa reazione A + B = C + D è reversibile, ciò significa che sia la reazione A + B → C + D (diretta) che la reazione C + D → A + B (inversa) avvengono contemporaneamente ).

Essenzialmente, perché Si verificano sia reazioni dirette che inverse; nel caso di reazioni reversibili, sia le sostanze a sinistra dell'equazione che quelle a destra dell'equazione possono essere chiamate reagenti (sostanze di partenza). Lo stesso vale per i prodotti.

Per qualsiasi reazione reversibile, è possibile una situazione in cui le velocità delle reazioni dirette e inverse sono uguali. Questa condizione è chiamata stato di equilibrio.

All’equilibrio, le concentrazioni di tutti i reagenti e di tutti i prodotti sono costanti. Vengono chiamate le concentrazioni di prodotti e reagenti all'equilibrio concentrazioni di equilibrio.

Spostamento dell'equilibrio chimico sotto l'influenza di vari fattori

A causa di influenze esterne sul sistema, come cambiamenti di temperatura, pressione o concentrazione di sostanze o prodotti di partenza, l'equilibrio del sistema può essere interrotto. Tuttavia, dopo la cessazione di questa influenza esterna, il sistema, dopo un po’ di tempo, si sposterà verso un nuovo stato di equilibrio. Viene chiamata tale transizione di un sistema da uno stato di equilibrio a un altro stato di equilibrio spostamento (spostamento) dell'equilibrio chimico .

Per poter determinare come si sposta l’equilibrio chimico sotto un particolare tipo di influenza, è conveniente utilizzare il principio di Le Chatelier:

Se viene esercitata un'influenza esterna su un sistema in uno stato di equilibrio, la direzione dello spostamento dell'equilibrio chimico coinciderà con la direzione della reazione che indebolisce l'effetto dell'influenza.

L'influenza della temperatura sullo stato di equilibrio

Quando la temperatura cambia, l’equilibrio di qualsiasi reazione chimica cambia. Ciò è dovuto al fatto che qualsiasi reazione ha un effetto termico. Inoltre, gli effetti termici delle reazioni diretta e inversa sono sempre direttamente opposti. Quelli. se la reazione diretta è esotermica e procede con un effetto termico pari a +Q, allora la reazione inversa è sempre endotermica e ha un effetto termico pari a –Q.

Pertanto, secondo il principio di Le Chatelier, se aumentiamo la temperatura di un certo sistema che è in uno stato di equilibrio, allora l’equilibrio si sposterà verso la reazione durante la quale la temperatura diminuisce, cioè verso una reazione endotermica. E allo stesso modo, se abbassiamo la temperatura del sistema in uno stato di equilibrio, l'equilibrio si sposterà verso la reazione, a seguito della quale la temperatura aumenterà, ad es. verso una reazione esotermica.

Ad esempio, considera la seguente reazione reversibile e indica dove si sposterà il suo equilibrio al diminuire della temperatura:

Come si può vedere dall'equazione sopra, la reazione diretta è esotermica, cioè Come risultato del suo verificarsi, viene rilasciato calore. Di conseguenza la reazione inversa sarà endotermica, cioè avverrà con assorbimento di calore. A seconda della condizione, la temperatura diminuisce, quindi l'equilibrio si sposterà a destra, cioè verso una reazione diretta.

Effetto della concentrazione sull'equilibrio chimico

Un aumento della concentrazione dei reagenti secondo il principio di Le Chatelier dovrebbe portare ad uno spostamento dell'equilibrio verso la reazione a seguito della quale i reagenti vengono consumati, cioè verso una reazione diretta.

E viceversa, se la concentrazione dei reagenti diminuisce, l'equilibrio si sposterà verso la reazione a seguito della quale si formano i reagenti, ad es. lato della reazione inversa (←).

Anche una variazione nella concentrazione dei prodotti di reazione ha un effetto simile. Se la concentrazione dei prodotti aumenta, l’equilibrio si sposterà verso la reazione a seguito della quale i prodotti vengono consumati, cioè verso la reazione inversa (←). Se, al contrario, la concentrazione dei prodotti diminuisce, allora l'equilibrio si sposterà verso la reazione diretta (→), per cui la concentrazione dei prodotti aumenta.

Effetto della pressione sull'equilibrio chimico

A differenza della temperatura e della concentrazione, i cambiamenti di pressione non influenzano lo stato di equilibrio di ogni reazione. Affinché una variazione di pressione porti a uno spostamento dell'equilibrio chimico, le somme dei coefficienti delle sostanze gassose sui lati sinistro e destro dell'equazione devono essere diverse.

Quelli. di due reazioni:

una variazione di pressione può influenzare lo stato di equilibrio solo nel caso della seconda reazione. Poiché la somma dei coefficienti davanti alle formule delle sostanze gassose nel caso della prima equazione a sinistra e a destra è la stessa (pari a 2), e nel caso della seconda equazione è diversa (4 a destra sinistra e 2 a destra).

Da qui, in particolare, ne consegue che se sia tra i reagenti che tra i prodotti non ci sono sostanze gassose, una variazione di pressione non influenzerà in alcun modo l'attuale stato di equilibrio. Ad esempio, la pressione non influenzerà lo stato di equilibrio della reazione:

Se a sinistra e a destra la quantità di sostanze gassose differisce, un aumento della pressione porterà a uno spostamento dell'equilibrio verso la reazione durante la quale il volume dei gas diminuisce e una diminuzione della pressione porterà a uno spostamento del equilibrio, a seguito del quale il volume dei gas aumenta.

Effetto di un catalizzatore sull'equilibrio chimico

Poiché un catalizzatore accelera ugualmente sia le reazioni dirette che quelle inverse, la sua presenza o assenza non ha alcun effetto ad uno stato di equilibrio.

L'unica cosa che un catalizzatore può influenzare è la velocità di transizione del sistema da uno stato di non equilibrio a uno di equilibrio.

L'impatto di tutti i fattori di cui sopra sull'equilibrio chimico è riassunto di seguito in un foglietto illustrativo, che puoi inizialmente consultare quando esegui compiti di equilibrio. Tuttavia, non sarà possibile utilizzarlo durante l'esame, quindi dopo aver analizzato diversi esempi con il suo aiuto, dovresti impararlo ed esercitarti a risolvere i problemi di equilibrio senza guardarlo:

Designazioni: T - temperatura, P - pressione, Con – concentrazione, – aumento, ↓ – diminuzione

Catalizzatore

T	T - l'equilibrio si sposta verso la reazione endotermica
	↓T - l'equilibrio si sposta verso la reazione esotermica
P	P - l'equilibrio si sposta verso la reazione con una minore somma di coefficienti rispetto alle sostanze gassose
	↓p - l'equilibrio si sposta verso la reazione con una somma maggiore di coefficienti rispetto alle sostanze gassose
C	C (reagente) – l’equilibrio si sposta verso la reazione diretta (a destra)
	↓c (reagente) – l’equilibrio si sposta verso la reazione inversa (a sinistra)
	C (prodotto) – l’equilibrio si sposta verso la reazione inversa (a sinistra)
	↓c (prodotto) – l’equilibrio si sposta verso la reazione diretta (a destra)
Non influisce sull'equilibrio!!!

1. Tra tutte le reazioni conosciute si distingue tra reazioni reversibili e irreversibili. Durante lo studio delle reazioni di scambio ionico, sono state elencate le condizioni in cui procedono fino al completamento. ().

Sono note anche reazioni che, in determinate condizioni, non procedono fino al completamento. Quindi, ad esempio, quando l'anidride solforosa viene sciolta in acqua, avviene la reazione: SO 2 + H 2 O→ H2SO3. Ma si scopre che solo una certa quantità di acido solforoso può formarsi in una soluzione acquosa. Ciò è spiegato dal fatto che l'acido solforoso è fragile e si verifica una reazione inversa, ad es. decomposizione in ossido di zolfo e acqua. Di conseguenza, questa reazione non si completa perché due reazioni avvengono contemporaneamente: Dritto(tra ossido di zolfo e acqua) e inversione(decomposizione dell'acido solforoso). SO2+H2O↔H2SO3.

Le reazioni chimiche che si verificano in determinate condizioni in direzioni reciprocamente opposte sono chiamate reversibili.

2. Poiché la velocità delle reazioni chimiche dipende dalla concentrazione dei reagenti, quindi innanzitutto la velocità della reazione diretta( υpr) dovrebbe essere massimo e la velocità della reazione inversa ( υarr.) è uguale a zero. La concentrazione dei reagenti diminuisce nel tempo e la concentrazione dei prodotti di reazione aumenta. Pertanto, la velocità della reazione diretta diminuisce e la velocità della reazione inversa aumenta. Ad un certo punto nel tempo, le velocità delle reazioni dirette e inverse diventano uguali:

In tutte le reazioni reversibili, la velocità della reazione diretta diminuisce, la velocità della reazione inversa aumenta finché entrambe le velocità non diventano uguali e si stabilisce uno stato di equilibrio:

υ pr =υ arr.

Lo stato del sistema in cui la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa è chiamato equilibrio chimico.

In uno stato di equilibrio chimico, il rapporto quantitativo tra reagenti e prodotti di reazione rimane costante: quante molecole del prodotto di reazione si formano nell'unità di tempo, tante di esse si decompongono. Tuttavia, lo stato di equilibrio chimico viene mantenuto finché le condizioni di reazione rimangono invariate: concentrazione, temperatura e pressione.

Lo stato di equilibrio chimico è descritto quantitativamente legge dell’azione di massa.

All'equilibrio, il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni dei prodotti di reazione (in potenze dei loro coefficienti) e il prodotto delle concentrazioni dei reagenti (anch'essi in potenze dei loro coefficienti) è un valore costante, indipendente dalle concentrazioni iniziali delle sostanze nella reazione miscela.

Questa costante si chiama costante di equilibrio - k

Quindi per la reazione: N 2 (G) + 3 H 2 (G) ↔ 2 NH 3 (G) + 92,4 kJ la costante di equilibrio è espressa come segue:

υ1 =υ 2

v1 (reazione diretta) = k 1 [ N 2 ][ H 2 ] 3 , dove– concentrazioni molari di equilibrio, = mol/l

υ 2 (gioco) = k 2 [ N.H. 3 ] 2

k 1 [ N 2 ][ H 2 ] 3 = k 2 [ N.H. 3 ] 2

Kp = k 1 / k 2 = [ N.H. 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3 – costante di equilibrio.

L'equilibrio chimico dipende dalla concentrazione, dalla pressione, dalla temperatura.

Principiodetermina la direzione della miscelazione di equilibrio:

Se un'influenza esterna viene esercitata su un sistema in equilibrio, l'equilibrio nel sistema si sposterà nella direzione opposta a questa influenza.

1) Effetto della concentrazione – se si aumenta la concentrazione delle sostanze di partenza, l’equilibrio si sposta verso la formazione dei prodotti di reazione.

Per esempio,Kp = k 1 / k 2 = [ N.H. 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3

Quando aggiunto alla miscela di reazione, per esempio azoto, cioè. la concentrazione del reagente aumenta, il denominatore nell'espressione per K aumenta, ma poiché K è una costante, per soddisfare questa condizione deve aumentare anche il numeratore. Pertanto, la quantità di prodotto di reazione nella miscela di reazione aumenta. In questo caso si parla di uno spostamento dell'equilibrio chimico a destra, verso il prodotto.

Pertanto, un aumento della concentrazione dei reagenti (liquidi o gassosi) si sposta verso i prodotti, cioè verso una reazione diretta. Un aumento della concentrazione dei prodotti (liquidi o gassosi) sposta l’equilibrio verso i reagenti, cioè verso la reazione opposta.

Cambiare la massa di un solido non cambia la posizione di equilibrio.

2) Effetto della temperatura – un aumento della temperatura sposta l’equilibrio verso una reazione endotermica.

UN)N 2 (G) + 3H 2 (D) ↔ 2N.H. 3 (G) + 92,4 kJ (esotermico - rilascio di calore)

All’aumentare della temperatura l’equilibrio si sposterà verso la reazione di decomposizione dell’ammoniaca (←)

B)N 2 (G)+O 2 (D) ↔ 2NO(G) – 180,8 kJ (endotermico - assorbimento di calore)

All'aumentare della temperatura, l'equilibrio si sposterà verso la reazione di formazione NO (→)

3) Influenza della pressione (solo per sostanze gassose) – con l’aumentare della pressione l’equilibrio si sposta verso la formazioneI sostanze che occupano meno o Mangio.

N 2 (G) + 3H 2 (D) ↔ 2N.H. 3 (G)

1 V - N 2

3 V - H 2

2 V – N.H. 3

Con l'aumento della pressione ( P): prima della reazione4 V sostanze gassose → dopo la reazione2 Vsostanze gassose, quindi l'equilibrio si sposta a destra ( → )

Quando la pressione aumenta, ad esempio, di 2 volte, il volume dei gas diminuisce della stessa quantità e, quindi, le concentrazioni di tutte le sostanze gassose aumenteranno di 2 volte. Kp = k 1 / k 2 = [ N.H. 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3

In questo caso, il numeratore dell'espressione per K aumenterà di 4 volte e il denominatore è 16 volte, cioè l’uguaglianza sarà violata. Per ripristinarlo, la concentrazione deve aumentare ammoniacae le concentrazioni diminuiscono azotoEacquaTipo. L’equilibrio si sposterà a destra.

Quindi, quando la pressione aumenta, l'equilibrio si sposta verso una diminuzione del volume, e quando la pressione diminuisce, verso un aumento del volume.

Una variazione di pressione non ha praticamente alcun effetto sul volume delle sostanze solide e liquide, ad es. non cambia la loro concentrazione. Di conseguenza, l'equilibrio delle reazioni a cui i gas non partecipano è praticamente indipendente dalla pressione.

! Il corso di una reazione chimica è influenzato da sostanze - catalizzatori. Ma quando si utilizza un catalizzatore, l'energia di attivazione sia della reazione diretta che di quella inversa diminuisce della stessa quantità e quindi l'equilibrio non si sposta.

Risolvi i problemi:

N. 1. Concentrazioni iniziali di CO e O 2 nella reazione reversibile

2CO (g) + O 2 (g)↔ 2 CO 2 (g)

Pari a 6 e 4 mol/l rispettivamente. Calcolare la costante di equilibrio se la concentrazione di CO 2 al momento dell'equilibrio è 2 mol/l.

N. 2. La reazione procede secondo l'equazione

2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g) + Q

Indicare dove si sposterà l'equilibrio se

a) aumentare la pressione

b) aumentare la temperatura

c) aumentare la concentrazione di ossigeno

d) introduzione di un catalizzatore?

La maggior parte delle reazioni chimiche sono reversibili, cioè avvengono simultaneamente in direzioni opposte. Nei casi in cui le reazioni dirette e inverse procedono alla stessa velocità, si verifica l'equilibrio chimico.

Quando si verifica l'equilibrio chimico, il numero di molecole di sostanze che compongono il sistema smette di cambiare e rimane costante nel tempo in condizioni esterne costanti.

Lo stato del sistema in cui la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa è chiamato equilibrio chimico.

Ad esempio, l'equilibrio della reazione H 2 (g) + I 2 (g) ⇆ 2HI (g) si verifica quando si forma esattamente lo stesso numero di molecole di acido iodidrico per unità di tempo mediante la reazione diretta mentre vengono decomposte dalla reazione inversa reazione in iodio e idrogeno.

La capacità di una reazione di procedere in direzioni opposte è chiamata reversibilità cinetica.

In un'equazione di reazione, la reversibilità è indicata da due frecce opposte (⇆) invece che da un segno uguale tra i lati sinistro e destro dell'equazione chimica.

L'equilibrio chimico è dinamico (mobile). Quando le condizioni esterne cambiano, l’equilibrio si sposta e ritorna al suo stato originale se le condizioni esterne acquisiscono valori costanti. L'influenza di fattori esterni sull'equilibrio chimico provoca il suo spostamento.

La posizione dell'equilibrio chimico dipende dai seguenti parametri di reazione:

Temperature;

Pressione;

Concentrazioni.

L'influenza che questi fattori hanno su una reazione chimica è soggetta ad uno schema che fu espresso in termini generali nel 1884 dallo scienziato francese Le Chatelier (Fig. 1).

Riso. 1. Henri Louis Le Châtelier

Formulazione moderna del principio di Le Chatelier

Se un’influenza esterna viene esercitata su un sistema in equilibrio, allora l’equilibrio si sposta dalla parte che indebolisce questa influenza.

1. Effetto della temperatura

In ciascuna reazione reversibile, una delle direzioni corrisponde a un processo esotermico e l'altra a un processo endotermico.

Esempio: produzione industriale di ammoniaca. Riso. 2.

Riso. 2. Impianto di produzione dell'ammoniaca

Reazione di sintesi dell'ammoniaca:

N2 + 3H2 ⇆ 2NH3 + Q

La reazione diretta è esotermica e la reazione inversa è endotermica.

L'effetto dei cambiamenti di temperatura sulla posizione dell'equilibrio chimico obbedisce alle seguenti regole.

All’aumentare della temperatura l’equilibrio chimico si sposta nella direzione della reazione endotermica e al diminuire della temperatura nella direzione della reazione esotermica.

Per spostare l'equilibrio verso la produzione di ammoniaca è necessario abbassare la temperatura.

2. Effetto della pressione

In tutte le reazioni che coinvolgono sostanze gassose, accompagnate da una variazione di volume dovuta a una variazione della quantità di sostanza durante la transizione dalle sostanze di partenza ai prodotti, la posizione di equilibrio è influenzata dalla pressione nel sistema.

L'influenza della pressione sulla posizione di equilibrio obbedisce alle seguenti regole.

All'aumentare della pressione l'equilibrio si sposta verso la formazione di sostanze (iniziali o prodotti) di volume minore; al diminuire della pressione l'equilibrio si sposta verso la formazione di sostanze di volume maggiore.

Nella reazione di sintesi dell'ammoniaca, all'aumentare della pressione, l'equilibrio si sposta verso la formazione di ammoniaca, perché la reazione procede con una diminuzione di volume.

3. Effetto della concentrazione

L'influenza della concentrazione sullo stato di equilibrio è soggetta alle seguenti regole.

Quando la concentrazione di una delle sostanze di partenza aumenta, l'equilibrio si sposta verso la formazione dei prodotti di reazione; Quando la concentrazione di uno dei prodotti della reazione aumenta, l'equilibrio si sposta verso la formazione delle sostanze di partenza.

Nella reazione che produce ammoniaca, per spostare l'equilibrio verso la produzione di ammoniaca è necessario aumentare la concentrazione di idrogeno e azoto.

Riassumendo la lezione

Nella lezione hai imparato il concetto di "equilibrio chimico" e come spostarlo, quali condizioni influenzano lo spostamento dell'equilibrio chimico e come funziona il "principio di Le Chatelier".

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2. In quale caso una variazione di pressione non causerà uno spostamento dell'equilibrio chimico nelle reazioni che coinvolgono sostanze gassose?
3. Perché il catalizzatore non sposta l'equilibrio chimico?