ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Факторы, влияющие на химическое равновесие из "Химическое разделение и измерение теория и практика аналитической химии" В этом разделе обсуждается влияние некоторых факторов, которое можно экспериментально установить и контролировать, на системы, находящиеся в состоянии равновесия. Качественные предсказания влияния различных переменных величин могут быть сделаны на основании принципа Ле-Шателье, который гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие, то положение равновесия сместится в направлении, уменьшающем или ослабляющем это воздействие. Количественные изменения в равновесных свойствах системы, вызванные, например, изменениями давления или температуры, можно оценить, исходя из выражения для константы равновесия или из других термодинамических соотношений. [c.83] Удаление из раствора какого-то количества ионов серебра путем добавления хлорид-иона вызовет дальнейшую диссоциацию комплекса Ад (N1 3) до восстановления условий равновесия. Подобным образом, когда вводится избыток одного из компонентов в систему, находящуюся в равновесии, равновесие сдвигается в новое положение, при этом часть добавленного вещества связывается. Например, добавление иона серебра в виде нитрата серебра будет способствовать образованию большего количества аммиачного комплекса серебра, т. е. реакция будет происходить справа налево. [c.83] Влияние катализатора. Оказывая влияние на скорость реакции, катализатор ускоряет приближение химической системы к состоянию равновесия. Однако катализатор влияет всегда на скорость прямой и обратной реакции в одинаковой степени, и никогда не меняет значения константы равновесия реакции. Катализатор участвует в химическом или физическом процессе на какой-то его стадии и регенерируется в последующей стадии. Хотя физические свойства катализатора могут в результате измениться, он не претерпевает химического изменения, т. е. катализатор не является реагентом или продуктом в суммарной реакции. [c.84] Газообразная смесь Н2О и Вг в чистом сосуде реагируют очень медленно и обычно требуются часы для достижения состояния равновесия. Однако в присутствии тонко измельченного оксида платины в той же самой исходной смеси равновесие достигается за несколько минут. Следует еще раз отметить, что обе равновесные смеси содержат точно такие же концентрации всех четырех веществ, независимо от того, присутствует катализатор или нет. [c.84] Влияние температуры. Так как в результате химической реакции может поглощаться или выделяться тепло, повышение или понижение температуры, которое соответственно увеличивает или уменьшает запас тепловой энергии системы, может приводить к заметным изменениям числовых значений констант равновесия. Обычно количество тепла, выделившегося или поглощенного в результате химической реакции, обозначают как изменение энтальпии, обозначаемое символом АЯ. Аналогично энергии Гиббса энтальпия каждого элемента в его стандартном состоянии приравнивается нулю, а стандартная энтальпия образования АЯ бр относится к образованию 1 моль вещества в его стандартном состоянии из соответствующих элементов в их стандартных состояниях. Стандартное изменение энтальпии АЯ для любого процесса представляет собой сумму стандартных энтальпий образования продуктов реакции минус сумма стандартных энтальпий образования реагирующих веществ. [c.84] Процесс, для которого АЯ (или АЯ ) отрицательна, протекает с выделением тепла и называется экзотермическим продукты такой реакции более устойчивы по сравнению с реагирующими веществами. И наоборот, в результате эндотермических реакций, у которых продукты склонны быть менее устойчивыми, чем реагирующие вещества, тепловая энергия поглощается и имеет место положительное значение АЯ (или АЯ ). [c.84] Бовать именно обратной реакции. Вследствие этого константа равновесия будет уменьшаться с увеличением температуры, и наоборот, расти с уменьшением температуры. Если прямая реакция является эндотермической, обратный процесс— экзотермическим, поэтому константа равновесия растет с увеличением температуры и уменьшается с ее падением. [c.85] Если известна константа равновесия для реакции при какой-то температуре, то, зная ДЯ , можно определить константу равновесия при другой температуре. Необходимо только допустить, что ДЯ остается постоянной в интересующем нас интервале температур обычно это предположение не вносит большой ошибки, так как АЯ изменяется с изменением температуры лишь незначительно. Применим все эти рассуждения к конкретной химической системе. [c.85] По уравнению Гиббса — Гельмгольца изменение энтропии вносит существенный вклад в движущую силу химической реакции И чтобы AG было минимальным, AS должно быть максимальным. Этот факт может быть интерпретирован как выражение того, что естественная тенденция системы — стать более беспорядочной. Стремление систем достичь максимума энтропии в действительности является главной движущей силой в некоторых химических процессах. Как уже было указано выше, значения АН для различных реакций в основном не зависят от температуры. Точно также и значения AS для многочисленных процессов в значительной степени нечувствительны к изменениям температуры. Поэтому член TAS прямо иропорционален температуре и величина AG строго зависит от температуры. При комнатной температуре (25°С) значения TAS для большинства реакций гораздо меньше, чем значения АН. Это означает, что доминирующей компонентой в AG является энтальпия, что согласуется с тем фактом, что большинство экзотермических процессов АН отрицательна) являются самопроизвольными (,AG отрицательна). Однако для некоторых реакций при комнатной температуре и для многих реакций при более высокой температуре член TAS существенно больше, чем АЯ это свидетельствует о том, что экзотермический процесс не всегда самопроизволен, а эндотермический — несамопроизволен. [c.86] В котором общее число молекул в правой и левой части уравнения химической реакции одинаково, разложение иодистого водорода при определенной температуре и давлении не вызывает изменения числа молекул в системе. Поэтому изменение общего давления в системе не оказывает влияния на положение равновесия. [c.87] Рассмотрим теперь задачу, которая проиллюстрирует понятия и принципы, с которыми мы познакомились в этом разделе. [c.88] В соответствии с нашими прежними рассуждениями, с ростом температуры будет увеличиваться константа равновесия реакции, которая имеет положительное значение АЯ , т. е. является эндотермической. Этим требованиям удовлетворяют реакции I и 3. [c.88] Если допустить, что газы ведут себя как идеальные, то изменение давления не окажет влияния на значения констант равновесия. [c.88] Вернуться к основной статье