Theo một trong những cách phân loại dùng để mô tả các quá trình hóa học, có hai loại phản ứng đối nghịch - thuận nghịch và
không thể thay đổi. Một phản ứng thuận nghịch không đi đến hoàn thành, tức là không có chất nào đi vào đó bị tiêu hao hoàn toàn và không thay đổi nồng độ. Quá trình như vậy kết thúc với việc thiết lập một cân bằng hoặc cân bằng hóa học, được ký hiệu là ⇌. Nhưng phản ứng thuận và nghịch cứ diễn ra liên tục không ngừng nên cân bằng được gọi là động hay di động. Sự bắt đầu của cân bằng hóa học cho thấy rằng phản ứng thuận xảy ra với cùng tốc độ (V1) với phản ứng nghịch (V2), V1 \u003d V2. Nếu áp suất và nhiệt độ không đổi, thì trạng thái cân bằng trong hệ thống này có thể tồn tại vô thời hạn.
Về mặt định lượng, cân bằng hóa học được mô tả bằng hằng số cân bằng, bằng tỷ số giữa các hằng số của phản ứng trực tiếp (K1) và phản ứng nghịch (K2). Nó có thể được tính bằng công thức: K=K1 / K2. Các chỉ số của hằng số cân bằng sẽ phụ thuộc vào thành phần của các chất phản ứng vànhiệt độ.
Sự chuyển dịch của cân bằng hóa học xảy ra theo nguyên lý của Le Chatelier, nghe có vẻ như thế này: "Nếu các yếu tố bên ngoài tác động lên một hệ đang ở trạng thái cân bằng, thì cân bằng sẽ bị xáo trộn và chuyển dịch theo hướng ngược lại với sự thay đổi này."
Hãy xem xét cân bằng hóa học và điều kiện chuyển dịch của nó bằng cách sử dụng ví dụ về sự hình thành phân tử amoniac: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Xét phương trình của phản ứng này, chúng ta thiết lập:
- phản ứng trực tiếp là phản ứng hợp chất, vì từ 2 chất đơn giản, 1 phức chất (amoniac) được tạo thành, và ngược lại - phân hủy;
- phản ứng trực tiếp diễn ra với sự hình thành nhiệt, do đó nó tỏa nhiệt, do đó, ngược lại là thu nhiệt và tiếp tục hấp thụ nhiệt.
Bây giờ hãy xem xét phương trình này với điều kiện sửa đổi các tham số nhất định:
- Thay đổi nồng độ. Nếu chúng ta tăng nồng độ của các chất ban đầu - nitơ và hydro - và giảm lượng amoniac, thì cân bằng sẽ chuyển sang phải để tạo thành NH3. Nếu bạn cần di chuyển nó sang trái, hãy tăng nồng độ amoniac.
- Nhiệt độ tăng sẽ chuyển trạng thái cân bằng theo hướng phản ứng trong đó nhiệt bị hấp thụ, và khi hạ nhiệt độ xuống, nó được giải phóng. Do đó, nếu tăng nhiệt độ trong quá trình tổng hợp amoniac, thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo hướng các sản phẩm ban đầu, tức là ở bên trái và với sự giảm nhiệt độ - ở bên phải, về phía sản phẩm phản ứng.
-
Nếu bạn tăngáp suất, khi đó cân bằng sẽ chuyển dịch về phía có lượng chất khí ít hơn và với sự giảm áp suất - sang phía có lượng chất khí tăng lên. Trong quá trình tổng hợp NH3 từ 4 mol N2 và 3H2 thu được 2 NH3. Do đó, nếu tăng áp suất, thì cân bằng sẽ chuyển sang phải, tạo thành NH3. Nếu giảm áp suất, thì cân bằng sẽ chuyển dịch về phía các sản phẩm ban đầu.
cân bằng hóa học và các điều kiện để chuyển vị của nó
Chúng tôi kết luận rằng cân bằng hóa học có thể bị xáo trộn khi tăng hoặc giảm:
- nhiệt độ;
- áp;
- nồng độ của các chất.
Khi đưa chất xúc tác vào bất kỳ phản ứng nào, cân bằng không thay đổi, tức là cân bằng hóa học không bị xáo trộn.
