Podle jedné z klasifikací používaných k popisu chemických procesů existují dva typy opačných reakcí – vratné a
nevratné. Reverzibilní reakce není dokončena, tzn. žádná z látek vstupujících do něj není zcela spotřebována a nemění koncentraci. Takový proces končí ustavením rovnováhy nebo chemické rovnováhy, která se označuje ⇌. Ale přímé a zpětné reakce pokračují a pokračují bez zastavení, takže rovnováha se nazývá dynamická nebo mobilní. Nástup chemické rovnováhy naznačuje, že dopředná reakce probíhá stejnou rychlostí (V1) jako zpětná (V2), V1 \u003d V2. Pokud jsou tlak a teplota konstantní, pak rovnováha v tomto systému může trvat neomezeně dlouho.
Kvantitativně je chemická rovnováha popsána rovnovážnou konstantou, která se rovná poměru konstant přímé (K1) a reverzní (K2) reakce. Lze jej vypočítat pomocí vzorce: K=K1/K2. Indikátory rovnovážné konstanty budou záviset na složení reaktantů ateplota.
Posun chemické rovnováhy nastává podle Le Chatelierova principu, který zní takto: „Pokud vnější faktory působí na systém, který je v rovnováze, pak bude rovnováha narušena a posunuta opačným směrem než tato změna."
Uvažujme chemickou rovnováhu a podmínky jejího posunu na příkladu vzniku molekuly amoniaku: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
S ohledem na rovnici této reakce stanovíme:
- přímá reakce je složená reakce, protože ze 2 jednoduchých látek vzniká 1 komplex (amoniak) a obráceně - rozklad;
- přímá reakce probíhá za vzniku tepla, proto je exotermická, proto obrácená je endotermická a probíhá s absorpcí tepla.
Nyní zvažte tuto rovnici pod podmínkou úpravy určitých parametrů:
- Změna koncentrace. Pokud zvýšíme koncentraci výchozích látek – dusíku a vodíku – a snížíme množství amoniaku, pak se rovnováha posune doprava za vzniku NH3. Pokud jej potřebujete posunout doleva, zvyšte koncentraci čpavku.
-
Zvýšení teploty posune rovnováhu směrem k reakci, ve které se teplo absorbuje, a když se sníží, uvolní se. Pokud se tedy při syntéze amoniaku zvýší teplota, pak se rovnováha posune směrem k výchozím produktům, tzn. doleva as poklesem teploty - doprava směrem k reakčnímu produktu
-
Pokud zvýšítetlaku, pak se rovnováha posune na stranu, kde je množství plynných látek menší, a s poklesem tlaku - na stranu, kde se zvyšuje množství plynů. Při syntéze NH3 ze 4 mol N2 a 3H2 se získají 2 NH3. Pokud se tedy tlak zvýší, pak se rovnováha posune doprava, ke vzniku NH3. Pokud se tlak sníží, pak se rovnováha posune směrem k původním produktům.
chemická rovnováha a podmínky pro její vytěsnění
Došli jsme k závěru, že chemická rovnováha může být narušena zvýšením nebo snížením:
- teplota;
- tlak;
- koncentrace látek.
Když je katalyzátor zaveden do jakékoli reakce, rovnováha se nemění, tzn. chemická rovnováha není narušena.
