وفقًا لأحد التصنيفات المستخدمة لوصف العمليات الكيميائية ، هناك نوعان من التفاعلات المعاكسة - قابلة للعكس و
لا رجوع فيه. رد الفعل القابل للعكس لا يكتمل ، أي لا يتم استهلاك أي من المواد التي تدخله بالكامل ولا يغير التركيز. تنتهي هذه العملية بإقامة توازن أو توازن كيميائي ، يُشار إليه بـ ⇌. لكن التفاعلات المباشرة والعكسية تستمر دون توقف ، لذلك يسمى التوازن ديناميكيًا أو متحركًا. تشير بداية التوازن الكيميائي إلى أن التفاعل الأمامي يحدث بنفس المعدل (V1) مثل العكس (V2) ، V1 \u003d V2. إذا كان الضغط ودرجة الحرارة ثابتين ، فيمكن أن يستمر التوازن في هذا النظام إلى أجل غير مسمى.
من الناحية الكمية ، يتم وصف التوازن الكيميائي بواسطة ثابت التوازن ، والذي يساوي نسبة ثوابت التفاعلات المباشرة (K1) والعكسية (K2). يمكن حسابها باستخدام الصيغة: K=K1 / K2. تعتمد مؤشرات ثابت التوازن على تكوين المواد المتفاعلة ودرجة الحرارة.
يحدث تحول التوازن الكيميائي وفقًا لمبدأ Le Chatelier ، والذي يبدو كالتالي: "إذا كانت العوامل الخارجية تعمل على نظام في حالة توازن ، فسيختل التوازن ويتحول في الاتجاه المعاكس لـ هذا التغيير."
لنأخذ في الاعتبار التوازن الكيميائي وشروط تحوله باستخدام مثال تكوين جزيء الأمونيا: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
بالنظر إلى معادلة رد الفعل هذا ، نؤسس:
- التفاعل المباشر هو تفاعل مركب ، لأن من مادتين بسيطتين ، يتم تشكيل مركب واحد (الأمونيا) ، والعكس - التحلل ؛
- يستمر التفاعل المباشر مع تكوين الحرارة ، لذلك فهو طارد للحرارة ، وبالتالي ، فإن العكس هو ماص للحرارة ويستمر مع امتصاص الحرارة.
الآن ضع في اعتبارك هذه المعادلة بشرط تعديل معلمات معينة:
- تغيير في التركيز. إذا قمنا بزيادة تركيز المواد الأولية - النيتروجين والهيدروجين - وقللنا من كمية الأمونيا ، فسوف يتحول التوازن إلى اليمين لتشكيل NH3. إذا كنت بحاجة إلى نقله إلى اليسار ، فقم بزيادة تركيز الأمونيا.
-
ستؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى تحريك التوازن نحو تفاعل يتم فيه امتصاص الحرارة ، وعندما يتم خفضها ، يتم إطلاقها. لذلك ، إذا زادت درجة الحرارة أثناء تخليق الأمونيا ، فإن التوازن سيتحول نحو منتجات البداية ، أي إلى اليسار ، ومع انخفاض في درجة الحرارة - إلى اليمين ، باتجاه ناتج التفاعل.
-
إذا قمت بزيادةالضغط ، ثم يتحول التوازن إلى الجانب الذي تكون فيه كمية المواد الغازية أقل ، ومع انخفاض الضغط - إلى الجانب الذي تزداد فيه كمية الغازات. في تركيب NH3 من 4 مول من N2 و 3 H2 ، يتم الحصول على 2 NH3. لذلك ، إذا زاد الضغط ، فسوف ينتقل التوازن إلى اليمين ، إلى تكوين NH3. إذا تم تقليل الضغط ، فسوف يتحول التوازن نحو المنتجات الأصلية.
التوازن الكيميائي وشروط إزاحته
نستنتج أن التوازن الكيميائي يمكن أن يتأثر بالزيادة أو النقصان:
- درجة الحرارة ؛
- ضغط ؛
- تركيز المواد
عندما يتم إدخال محفز في أي تفاعل ، فإن التوازن لا يتغير ، أي التوازن الكيميائي غير مضطرب
