Echilibrul chimic este o stare a sistemului în care ambele reacții - directă și inversă - au aceeași viteză. Ce caracterizează acest fenomen și ce factori afectează echilibrul chimic?
echilibru chimic. caracteristici generale
Sub echilibrul chimic se poate înțelege starea unui sistem chimic în care cantitatea inițială de substanțe din reacție nu se modifică în timp.
Echilibrul chimic poate fi împărțit în trei tipuri:
- adevărat echilibru- acesta este un echilibru pentru care constanța este caracteristică în timp, cu condiția să nu existe o influență externă. Dacă se schimbă condițiile externe, se schimbă și starea sistemului, dar după ce condițiile sunt restabilite, starea devine și ea aceeași. Starea de echilibru adevărat poate fi considerată din două părți: din partea produselor de reacție și din partea materiilor prime.
- echilibru metastabil (aparent).- această stare apare atunci când nu este îndeplinită oricare dintre condițiile echilibrului adevărat.
- echilibru retardat (fals). este o stare a sistemului care se modifică ireversibil atunci când se schimbă condițiile externe.
Schimbarea de echilibru în reacțiile chimice
Echilibrul chimic depinde de trei parametri: temperatura, presiunea, concentrația unei substanțe. Chimistul francez Henri Louis Le Chatelier a formulat în 1884 principiul echilibrului dinamic, conform căruia un sistem de echilibru tinde să revină la o stare de echilibru sub influență externă. Adică, cu o influență externă, echilibrul se va deplasa în așa fel încât această influență să fie neutralizată.
Orez. 1. Henri Louis Le Chatelier.
Principiile formulate de Le Chatelier sunt numite și principiile „deplasării echilibrului în reacțiile chimice”.
Următorii factori influențează echilibrul chimic:
- temperatura. Pe măsură ce temperatura crește, echilibrul chimic se deplasează către absorbția reacției. Dacă temperatura este scăzută, atunci echilibrul se deplasează în direcția de evoluție a reacției.
Orez. 2. Efectul schimbării temperaturii asupra echilibrului chimic.
Reacția de absorbție se numește reacție endotermă, iar reacția de eliberare se numește exotermă.
- presiune. Dacă presiunea într-o reacție chimică crește, atunci echilibrul chimic se deplasează către cel mai mic volum al substanței. Dacă presiunea scade, atunci echilibrul se deplasează în direcția celui mai mare volum al substanței. Acest principiu se aplică numai gazelor și nu se aplică solidelor.
- concentraţie. Dacă, în timpul unei reacții chimice, concentrația uneia dintre substanțe este crescută, atunci echilibrul se va deplasa către produsele reacției, iar dacă concentrația este redusă, atunci echilibrul se va deplasa către substanțele inițiale.
Orez. 3. Efectul modificării concentrației asupra echilibrului chimic.
Catalizatorul nu aparține factorilor care afectează deplasarea echilibrului chimic.
Ce am învățat?
La echilibru chimic, vitezele din fiecare pereche de reacții sunt egale între ele. Echilibrul chimic, studiat în clasa a 9-a, poate fi împărțit în trei tipuri: adevărat, metastabil (aparent), inhibat (fals). Pentru prima dată, teoria termodinamică a echilibrului chimic a fost formulată de omul de știință Le Chatelier. Doar trei factori influențează echilibrul sistemului: presiunea, temperatura, concentrația substanței inițiale.
Test cu subiecte
Raport de evaluare
Rata medie: 4.6. Evaluări totale primite: 75.
În conformitate cu Principiul lui Le Chatelier Dacă se exercită o influență externă asupra unui sistem care se află într-o stare de echilibru, atunci echilibrul se va deplasa în direcția reacției care slăbește această influență.
De exemplu
3H2 + N22NH3-DH.
1. Efectul concentrării. Dacă concentrația substanțelor inițiale crește, atunci echilibrul se va deplasa spre formarea produselor și invers.
Dacă concentrațiile substanțelor inițiale N 2 și H 2 sunt reduse, aceasta va duce la o deplasare a echilibrului de la dreapta la stânga, în urma căreia concentrațiile de N 2 și H 2 vor crește din nou din cauza descompunerii amoniacului. .
2. Influența presiunii.În acest caz, sunt luați în considerare doar participanții gazoși la reacție. Odată cu creșterea presiunii, echilibrul se deplasează către un sistem format dintr-un număr mai mic de moli de substanțe gazoase.
O creștere a presiunii sistemului va duce la o schimbare a echilibrului de la stânga la dreapta, deoarece pe partea stângă, numărul total de moli de gaze este de 4, iar pe partea dreaptă, 2.
3. Influența temperaturii. Depinde de efectul termic al reacției.
Se numesc ecuații chimice în care este indicat efectul de căldură al reacțiilor ecuații termochimice. În ecuațiile termochimice ale reacțiilor chimice, efectul termic este indicat cu ajutorul mărimii DH, care se numește modificarea entalpiei(conținutul de căldură) al reacției. Entalpia este o măsură a energiei acumulate de o substanță în timpul formării acesteia.
–DH, se eliberează căldură, adică reacția este exotermă;
DH, căldura este absorbită, adică reacția este endotermă;
Reacția directă este exotermă, adică. pe măsură ce temperatura crește, echilibrul se va deplasa de la dreapta la stânga, spre o reacție endotermă.
4. Influența catalizatorului. Catalizatorii accelerează în mod egal atât reacțiile directe, cât și cele inverse și, prin urmare, nu schimbă echilibrul chimic, ci doar contribuie la atingerea mai rapidă a stării de echilibru.
Exercițiu. Sistem de gaz A + B C - DH. Ce efect va avea concentrația de echilibru a substanței C asupra:
a) creșterea presiunii. Pe partea stângă sunt 2 moli de substanțe. În dreapta 1 mol, i.e. echilibrul se deplasează de la stânga la dreapta spre formarea substanței C, concentrația de C crește. (®)
b) o creştere a concentraţiei substanţei A. Echilibrul se deplasează de la stânga la dreapta spre formarea substanţei C, concentraţia C creşte.(®).
c) creşterea temperaturii. Exo direct, invers - endotermic. Echilibrul se va deplasa de la dreapta la stânga ().
Exercițiu. Cum va afecta creșterea presiunii echilibrul sistemului?
Fe 3 O 4 (tv) + CO (g) 3FeO + CO 2 (g)
Echilibrul în sistem nu se va schimba.
Exercițiu. Cum ar trebui modificate temperatura, presiunea și concentrația pentru a schimba echilibrul în direcția reacției directe?
PCl 5(g) PCl 3(g) + CI2(g) + 92,59 kJ
a) reacția este endotermă, temperatura trebuie crescută.
b) presiunea trebuie redusă
c) fie crește concentrația de PCl 5, fie scade concentrația de PCl 3 și Cl 2 .
Exercițiu. 2SO 2 (g) + O 2 (g) Û 2SO 3 (g). Ce efect va avea starea de echilibru?
a) creșterea presiunii;
Când are loc o reacție directă, cantitatea de substanțe gazoase din sistem scade (de la 2 mol de SO 2 gaz și 1 mol de O 2 gaz se formează SO 3 lichid). O creștere a presiunii va deplasa echilibrul către formarea unei cantități mai mici de substanțe gazoase, adică SO3. (®).
b) scăderea concentraţiei de oxid de sulf (VI)?
O scădere a concentrației de SO 3 (eliminarea produsului din sistemul de reacție) va determina o deplasare a echilibrului către formarea de SO 3 . (®).
Exercițiu. A + B Û 2C -
Ce efect vor avea asupra stării de echilibru.
1. Dintre toate reacțiile cunoscute se disting reacțiile reversibile și ireversibile. Atunci când se studiază reacțiile de schimb ionic, au fost enumerate condițiile în care acestea trec la finalizare. ().
Sunt cunoscute și reacții care nu se finalizează în condiții date. Deci, de exemplu, atunci când dioxidul de sulf este dizolvat în apă, are loc reacția: SO 2 + H 2 O→ H2SO3. Dar se dovedește că într-o soluție apoasă se poate forma doar o anumită cantitate de acid sulfuros. Acest lucru se datorează faptului că acidul sulfuros este fragil și are loc reacția inversă, adică. descompunerea în oxid de sulf și apă. Prin urmare, această reacție nu ajunge până la sfârșit, deoarece două reacții apar simultan - Drept(între oxid de sulf și apă) și verso(descompunerea acidului sulfuric). SO2 + H2O↔H2SO3.
Reacțiile chimice care se desfășoară în condiții date în direcții reciproc opuse se numesc reversibile.
2. Deoarece viteza reacțiilor chimice depinde de concentrația reactanților, atunci la început viteza reacției directe ( υ pr) ar trebui să fie maximă, iar viteza reacției inverse ( υ arr) este egal cu zero. Concentrația reactanților scade în timp, iar concentrația produselor de reacție crește. Prin urmare, viteza reacției directe scade și viteza reacției inverse crește. La un anumit moment în timp, ratele reacțiilor directe și inverse devin egale:
În toate reacțiile reversibile, viteza reacției directe scade, viteza reacției inverse crește până când ambele viteze devin egale și se stabilește o stare de echilibru:
υ pr =υ arr
Starea unui sistem în care viteza reacției directe este egală cu viteza reacției inverse se numește echilibru chimic.
Într-o stare de echilibru chimic, raportul cantitativ dintre substanțele care reacţionează și produșii de reacție rămâne constant: câte molecule ale produsului de reacție se formează pe unitatea de timp, așa că multe dintre ele se descompun. Totuși, starea de echilibru chimic se menține atâta timp cât condițiile de reacție rămân neschimbate: concentrație, temperatură și presiune.
Cantitativ, este descrisă starea de echilibru chimic legea acțiunii în masă.
La echilibru, raportul dintre produsul concentrațiilor produselor de reacție (în puteri ale coeficienților lor) și produsul concentrațiilor reactanților (și în puterile coeficienților lor) este o valoare constantă, independentă de concentrațiile inițiale. a substanţelor din amestecul de reacţie.
Această constantă se numește constanta de echilibru - k
Deci pentru reacție: N 2 (G) + 3 H 2 (G) ↔ 2 NH 3 (D) + 92,4 kJ, constanta de echilibru se exprimă după cum urmează:
υ 1 =υ 2
υ 1 (reacție directă) = k 1 [ N 2 ][ H 2 ] 3 , unde– concentrații molare de echilibru, = mol/l
υ 2 (reacție inversă) = k 2 [ NH 3 ] 2
k 1 [ N 2 ][ H 2 ] 3 = k 2 [ NH 3 ] 2
Kp = k 1 / k 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3 – constanta de echilibru.
Echilibrul chimic depinde de concentrație, presiune, temperatură.
Principiudetermină direcția amestecării de echilibru:
Dacă a fost exercitată o influență externă asupra unui sistem care este în echilibru, atunci echilibrul în sistem se va deplasa în direcția opusă acestei influențe.
1) Influența concentrării - dacă se măreşte concentraţia substanţelor iniţiale, atunci echilibrul se deplasează spre formarea produşilor de reacţie.
De exemplu,Kp = k 1 / k 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3
Când se adaugă la amestecul de reacție, de exemplu azot, adică concentrația reactivului crește, numitorul din expresia pentru K crește, dar întrucât K este o constantă, și numărătorul trebuie să crească pentru a îndeplini această condiție. Astfel, cantitatea de produs de reacție crește în amestecul de reacție. În acest caz, vorbim de o deplasare a echilibrului chimic spre dreapta, spre produs.
Astfel, o creștere a concentrației de reactanți (lichizi sau gazoși) se deplasează către produse, adică. spre o reacție directă. O creștere a concentrației produselor (lichide sau gazoase) deplasează echilibrul către reactanți, adică. spre reacția din spate.
O modificare a masei unui solid nu modifică poziția de echilibru.
2) Efectul temperaturii O creștere a temperaturii schimbă echilibrul către o reacție endotermă.
A)N 2 (D) + 3H 2 (G) ↔ 2NH 3 (D) + 92,4 kJ (exotermic - eliberare de căldură)
Pe măsură ce temperatura crește, echilibrul se va deplasa către reacția de descompunere a amoniacului (←)
b)N 2 (D) +O 2 (G) ↔ 2NU(G) - 180,8 kJ (endotermă - absorbție de căldură)
Pe măsură ce temperatura crește, echilibrul se va deplasa în direcția reacției de formare NU (→)
3) Influența presiunii (numai pentru substanțele gazoase) - odată cu creșterea presiunii, echilibrul se deplasează spre formațiunei substante ocupand mai putin circa b mânca.
N 2 (D) + 3H 2 (G) ↔ 2NH 3 (G)
1 V - N 2
3 V - H 2
2 V – NH 3
Când presiunea crește ( P): înainte de reacție4 V substante gazoase → dupa reactie2 Vsubstanțele gazoase, prin urmare, echilibrul se deplasează spre dreapta ( → )
Cu o creștere a presiunii, de exemplu, de 2 ori, volumul gazelor scade de același număr de ori și, prin urmare, concentrațiile tuturor substanțelor gazoase vor crește de 2 ori. Kp = k 1 / k 2 = [ NH 3 ] 2 / [ N 2 ][ H 2 ] 3
În acest caz, numărătorul expresiei pentru K va crește cu 4 ori, iar numitorul este 16 ori, adica egalitatea va fi ruptă. Pentru a-l restabili, concentrația trebuie să crească amoniacsi scade concentratia azotșiapădrăguț. Echilibrul se va deplasa spre dreapta.
Deci, atunci când presiunea crește, echilibrul se deplasează către o scădere a volumului, iar când presiunea scade, se deplasează către o creștere a volumului.
O modificare a presiunii nu are practic niciun efect asupra volumului substanțelor solide și lichide, de exemplu. nu le modifică concentrarea. În consecință, echilibrul reacțiilor la care gazele nu participă este practic independent de presiune.
! Substanțe care influențează cursul unei reacții chimice catalizatori. Dar atunci când se folosește un catalizator, energia de activare atât a reacțiilor directe, cât și a reacțiilor inverse scade cu aceeași cantitate și, prin urmare, echilibrul nu se schimba.
Rezolva probleme:
Numarul 1. Concentrațiile inițiale de CO și O 2 în reacția reversibilă
2CO (g) + O 2 (g) ↔ 2 CO 2 (g)
Egal cu 6, respectiv 4 mol/L. Calculați constanta de echilibru dacă concentrația de CO 2 în momentul echilibrului este de 2 mol/L.
nr 2. Reacția se desfășoară conform ecuației
2SO 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2SO 3 (g) + Q
Indicați unde se va deplasa echilibrul dacă
a) crește presiunea
b) ridica temperatura
c) crește concentrația de oxigen
d) introducerea unui catalizator?
Echilibrul chimic este inerent reversibil reacţii şi nu este tipic pentru ireversibil reacții chimice.
Adesea, în timpul implementării unui proces chimic, reactanții inițiali trec complet în produșii de reacție. De exemplu:
Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Este imposibil să se obțină cupru metalic efectuând reacția în sens invers, deoarece. dat reacția este ireversibilă. În astfel de procese, reactanții sunt complet transformați în produși, de exemplu. reacția continuă până la finalizare.
Dar majoritatea reacțiilor chimice reversibil, adică fluxul paralel al reacției în direcțiile înainte și invers este probabil. Cu alte cuvinte, reactanții sunt doar parțial transformați în produse, iar sistemul de reacție va consta atât din reactanți, cât și din produse. Sistemul în acest caz este în stat echilibru chimic.
În procesele reversibile, la început reacția directă are o viteză maximă, care scade treptat datorită scăderii cantității de reactivi. Reacția inversă, dimpotrivă, are inițial o viteză minimă, care crește pe măsură ce produsele se acumulează. În cele din urmă, vine un moment în care vitezele ambelor reacții devin egale - sistemul ajunge la o stare de echilibru. Când se atinge o stare de echilibru, concentrațiile componentelor rămân neschimbate, dar reacția chimică nu se oprește. Acea. Aceasta este o stare dinamică (în mișcare). Pentru claritate, prezentăm următoarea figură:
Să zicem că există unele reacție chimică reversibilă:
a A + b B = c C + d D
apoi, pe baza legii acțiunii în masă, scriem expresiile pentru Dreptυ 1 și versoυ 2 reacții:
υ1 = k 1 [A] a [B] b
υ2 = k 2 [C] c [D] d
In stare echilibru chimic, ratele reacțiilor directe și inverse sunt egale, adică:
k 1 [A] a [B] b = k 2 [C] c [D] d
primim
La= k1 / k 2 = [C] c [D] d ̸ [A] a [B] b
Unde K =k 1 / k 2 – constanta de echilibru.
Pentru orice proces reversibil, în condiții date k este o valoare constantă. Nu depinde de concentrațiile de substanțe, deoarece când se modifică cantitatea uneia dintre substanțe, se modifică și cantitățile altor componente.
Atunci când condițiile pentru desfășurarea unui proces chimic se schimbă, este posibilă o schimbare a echilibrului.
Factori care afectează schimbarea echilibrului:
- modificarea concentrațiilor de reactanți sau produși,
- schimbarea presiunii,
- schimbarea temperaturii,
- introducerea unui catalizator în mediul de reacţie.
Principiul lui Le Chatelier
Toți factorii de mai sus afectează schimbarea echilibrului chimic, care este supusă Principiul Le Chatelier: dacă schimbați una dintre condițiile în care sistemul este în echilibru - concentrație, presiune sau temperatură - atunci echilibrul se va deplasa în direcția reacției care contracarează această modificare. Acestea. echilibrul tinde să se schimbe în direcție, ducând la o scădere a influenței impactului care a dus la încălcarea stării de echilibru.
Deci, vom lua în considerare separat influența fiecăruia dintre factorii lor asupra stării de echilibru.
Influență modificări ale concentrațiilor de reactant sau de produs hai sa aratam prin exemplu Procesul Haber:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)
Dacă, de exemplu, se adaugă azot într-un sistem de echilibru format din N 2 (g), H 2 (g) și NH 3 (g), atunci echilibrul ar trebui să se schimbe în direcția care ar contribui la o scădere a cantității de hidrogenul spre valoarea sa originală, acelea. în direcția de formare a unei cantități suplimentare de amoniac (în dreapta). În același timp, va avea loc și o scădere a cantității de hidrogen. Când se adaugă hidrogen în sistem, echilibrul se va deplasa și spre formarea unei noi cantități de amoniac (în dreapta). Întrucât introducerea amoniacului în sistemul de echilibru, conform Principiul Le Chatelier , va determina o deplasare a echilibrului spre procesul care este favorabil formarii substantelor de start (la stanga), i.e. concentrația de amoniac ar trebui redusă prin descompunerea uneia din el în azot și hidrogen.
O scădere a concentrației unuia dintre componente va schimba starea de echilibru a sistemului spre formarea acestei componente.
Influență modificări de presiune are sens dacă componentele gazoase iau parte la procesul studiat și, în acest caz, există o modificare a numărului total de molecule. Dacă numărul total de molecule din sistem rămâne permanent, apoi schimbarea presiunii nu afecteazăîn balanța sa, de exemplu:
I 2 (g) + H 2 (g) \u003d 2HI (g)
Dacă presiunea totală a unui sistem de echilibru crește prin scăderea volumului său, atunci echilibrul se va deplasa în direcția scăderii volumului. Acestea. spre scăderea numărului gazîn sistem. Ca reactie:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)
din 4 molecule de gaz (1 N 2 (g) și 3 H 2 (g)) se formează 2 molecule de gaz (2 NH 3 (g)), adică. presiunea din sistem scade. Ca urmare, o creștere a presiunii va contribui la formarea unei cantități suplimentare de amoniac, adică echilibrul se va deplasa în direcția de formare (la dreapta).
Dacă temperatura sistemului este constantă, atunci o modificare a presiunii totale a sistemului nu va duce la o modificare a constantei de echilibru. LA.
Schimbarea temperaturii sistemul afectează nu numai deplasarea echilibrului său, ci și constanta de echilibru LA. Dacă unui sistem de echilibru, la presiune constantă, i se oferă căldură suplimentară, atunci echilibrul se va deplasa în direcția absorbției de căldură. Considera:
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g) + 22 kcal
Deci, după cum puteți vedea, reacția înainte are loc cu eliberarea de căldură, iar reacția inversă cu absorbție. Odată cu creșterea temperaturii, echilibrul acestei reacții se deplasează spre reacția de descompunere a amoniacului (la stânga), deoarece este și slăbește influența externă - creșterea temperaturii. Dimpotrivă, răcirea duce la o schimbare a echilibrului în direcția sintezei amoniacului (la dreapta), deoarece reacția este exotermă și rezistă la răcire.
Astfel, o creștere a temperaturii favorizează o schimbare echilibru chimicîn direcția unei reacții endoterme, iar scăderea temperaturii este în direcția unui proces exotermic . Constante de echilibru dintre toate procesele exoterme cu creșterea temperaturii scad, iar procesele endoterme - cresc.
Echilibrul chimic este menținut atâta timp cât condițiile în care se află sistemul rămân neschimbate. Condițiile în schimbare (concentrația substanțelor, temperatură, presiune) provoacă un dezechilibru. După ceva timp, echilibrul chimic este restabilit, dar în condiții noi, diferite de cele anterioare. O astfel de tranziție a unui sistem de la o stare de echilibru la alta se numește deplasare(schimbarea) echilibrului. Direcția deplasării este supusă principiului lui Le Chatelier.
Odată cu creșterea concentrației uneia dintre substanțele inițiale, echilibrul se deplasează către un consum mai mare al acestei substanțe, iar reacția directă crește. O scădere a concentrației substanțelor inițiale deplasează echilibrul în direcția formării acestor substanțe, deoarece reacția inversă este intensificată. O creștere a temperaturii deplasează echilibrul către o reacție endotermă, în timp ce o scădere a temperaturii îl deplasează către o reacție exotermă. O creștere a presiunii deplasează echilibrul către o scădere a cantităților de substanțe gazoase, adică către volume mai mici ocupate de aceste gaze. Dimpotrivă, atunci când presiunea scade, echilibrul se deplasează în direcția creșterii cantităților de substanțe gazoase, adică în direcția unor volume mari formate de gaze.
EXEMPLUL 1.
Cum va afecta o creștere a presiunii starea de echilibru a următoarelor reacții reversibile de gaz:
a) SO 2 + C1 2 \u003d SO 2 CI 2;
b) H 2 + Br 2 \u003d 2HBr.
Soluţie:
Folosim principiul Le Chatelier, conform căruia creșterea presiunii în primul caz (a) deplasează echilibrul spre dreapta, către o cantitate mai mică de substanțe gazoase care ocupă un volum mai mic, ceea ce slăbește efectul extern al presiunii crescute. În a doua reacție (b), cantitatea de substanțe gazoase, atât produsele inițiale cât și cele de reacție, sunt egale, la fel ca și volumele ocupate de acestea, deci presiunea nu are efect și echilibrul nu este perturbat.
EXEMPLUL 2.
În reacția de sinteză a amoniacului (–Q) 3Н 2 + N 2 = 2NH 3 + Q, reacția directă este exotermă, inversul este endotermă. Cum ar trebui modificate concentrația reactanților, temperatura și presiunea pentru a crește randamentul de amoniac?
Soluţie:
Pentru a deplasa echilibrul la dreapta, este necesar:
a) crește concentrația de H 2 și N 2;
b) scăderea concentraţiei (eliminarea din sfera de reacţie) a NH3;
c) scade temperatura;
d) crește presiunea.
EXEMPLUL 3.
Reacția omogenă a interacțiunii dintre clorură de hidrogen și oxigen este reversibilă:
4HC1 + O 2 \u003d 2C1 2 + 2H 2 O + 116 kJ.
1. Ce efect va avea echilibrul sistemului:
a) creșterea presiunii;
b) creşterea temperaturii;
c) introducerea unui catalizator?
Soluţie:
a) În conformitate cu principiul lui Le Chatelier, o creștere a presiunii duce la o deplasare a echilibrului către o reacție directă.
b) O creștere a t° duce la o deplasare a echilibrului în direcția reacției inverse.
c) Introducerea unui catalizator nu schimbă echilibrul.
2. În ce direcție se va deplasa echilibrul chimic dacă se dublează concentrația de reactanți?
Soluţie:
υ → = k → 0 2 0 2 ; υ 0 ← = k ← 0 2 0 2
După creșterea concentrațiilor, viteza reacției directe a devenit:
υ → = k → 4 = 32 k → 0 4 0
adica a crescut de 32 de ori fata de viteza initiala. În mod similar, viteza reacției inverse crește de 16 ori:
υ ← = k ← 2 2 = 16k ← [Н 2 O] 0 2 [С1 2 ] 0 2 .
Creșterea vitezei reacției directe este de 2 ori mai mare decât creșterea vitezei reacției inverse: echilibrul se deplasează spre dreapta.
EXEMPLUL 4
LA în ce direcție se va deplasa echilibrul unei reacții omogene:
PCl 5 \u003d PC1 3 + Cl 2 + 92 KJ,
dacă temperatura crește cu 30 °C, știind că coeficientul de temperatură al reacției directe este 2,5, iar reacția inversă este 3,2?
Soluţie:
Deoarece coeficienții de temperatură ai reacțiilor directe și inverse nu sunt egali, o creștere a temperaturii va avea un efect diferit asupra modificării vitezei acestor reacții. Folosind regula van't Hoff (1.3), găsim ratele reacțiilor directe și inverse atunci când temperatura crește cu 30 °C:
υ → (t 2) = υ → (t 1)=υ → (t 1)2,5 0,1 30 = 15,6υ → (t 1);
υ ← (t 2) = υ ← (t 1) = υ → (t 1)3,2 0,1 30 = 32,8υ ← (t 1)
O creștere a temperaturii a crescut viteza reacției directe de 15,6 ori, iar reacția inversă de 32,8 ori. În consecință, echilibrul se va deplasa spre stânga, spre formarea PCl 5 .
EXEMPLUL 5.
Cum se vor schimba ratele reacțiilor directe și inverse într-un sistem izolat C 2 H 4 + H 2 ⇄ C 2 H 6 și unde se va schimba echilibrul atunci când volumul sistemului crește de 3 ori?
Soluţie:
Ratele inițiale ale reacțiilor directe și inverse sunt următoarele:
υ 0 = k 0 0; υ 0 = k 0 .
O creștere a volumului sistemului determină o scădere a concentrațiilor de reactanți cu 3 ori, prin urmare, modificarea ratei reacțiilor directe și inverse va fi după cum urmează:
υ 0 = k = 1/9υ 0
υ = k = 1/3υ 0
Scăderea ratelor reacțiilor directe și inverse nu este aceeași: viteza reacției inverse este de 3 ori (1/3: 1/9 = 3) mai mare decât viteza reacției inverse, astfel încât echilibrul se va deplasa la stânga, spre partea în care sistemul ocupă un volum mai mare, adică spre formarea C 2 H 4 şi H 2 .