Kodlayıcı Konuları: geri dönüşümlü ve geri dönüşü olmayan reaksiyonlar. Kimyasal denge. Çeşitli faktörlerin etkisi altında kimyasal dengede değişiklik.
Ters bir reaksiyon mümkünse, kimyasal reaksiyonlar geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz olarak ikiye ayrılır.
Tersinir kimyasal reaksiyonlar - Bunlar, belirli koşullar altında ürünleri birbirleriyle etkileşime girebilen reaksiyonlardır.
Örneğin amonyak sentezi tersinir bir reaksiyondur:
N2 + 3H2 = 2NH3
İşlem yüksek sıcaklıkta, basınç altında ve bir katalizör (demir) varlığında gerçekleşir. Bu tür süreçler genellikle tersine çevrilebilir.
Geri dönüşü olmayan reaksiyonlar - Bunlar, belirli koşullar altında ürünleri birbirleriyle etkileşime giremeyen reaksiyonlardır.
Örneğin Yanma reaksiyonları veya patlamayla meydana gelen reaksiyonlar çoğunlukla geri döndürülemez. Karbon yanması devam ediyor geri dönülemez biçimde:
C + O2 = C02
Hakkında daha fazla ayrıntı sınıflandırma kimyasal reaksiyonlar okunabilir.
Ürün etkileşiminin olasılığı proses koşullarına bağlıdır.
Yani eğer sistem açık, yani ile değiş tokuş çevre hem madde hem de enerji, daha sonra örneğin gazların oluştuğu kimyasal reaksiyonlar geri döndürülemez olacaktır.
Örneğin , katı sodyum bikarbonatı kalsine ederken:
2NaHCO3 → Na2C03 + C02 + H20
karbondioksit gazı açığa çıkar ve reaksiyon bölgesinden buharlaşır. Dolayısıyla böyle bir tepki verilecek geri döndürülemez bu koşullar altında.
Eğer dikkate alırsak kapalı sistem , Hangi yapamamakçevre ile bir madde değişimi (örneğin, reaksiyonun meydana geldiği kapalı bir kutu), o zaman karbondioksit reaksiyon bölgesinden kaçamayacak ve su ve sodyum karbonat ile etkileşime girecektir, o zaman reaksiyon tersinir olacaktır. bu koşullar:
2NaHCO3 ⇔ Na2C03 + C02 + H20
düşünelim geri dönüşümlü reaksiyonlar. Tersinir reaksiyonun şemaya göre ilerlemesine izin verin:
aA + bB ⇔ cC + dD
Kitlesel eylem yasasına göre doğrudan reaksiyonun hızı şu ifadeyle belirlenir:
v 1 =k 1 ·C A a ·C B b
Geri bildirim hızı:
v 2 =k 2 ·C с с ·C D d
Burada k 1 Ve k 2 sırasıyla ileri ve geri reaksiyonların hız sabitleridir, CA, C B, C C, C D– sırasıyla A, B, C ve D maddelerinin konsantrasyonları.
Reaksiyonun ilk anında sistemde C ve D maddeleri yoksa, o zaman A ve B parçacıkları çarpışır ve ağırlıklı olarak etkileşime girer ve ağırlıklı olarak doğrudan bir reaksiyon meydana gelir.
Yavaş yavaş C ve D parçacıklarının konsantrasyonu da artmaya başlayacak, dolayısıyla ters reaksiyonun hızı artacaktır. Bir noktada ileri reaksiyonun hızı geri reaksiyonun hızına eşit olacaktır. Bu duruma denir kimyasal denge .
Böylece, kimyasal denge sistemin bir durumudur ileri ve geri reaksiyonların hızları eşittir .
İleri ve geri reaksiyonların hızları eşit olduğundan, reaktiflerin oluşum hızı tüketim hızlarına eşittir ve akım maddelerin konsantrasyonları değişmez
. Bu tür konsantrasyonlara denir denge
.
Lütfen dengede olduğunu unutmayın Hem ileri hem de geri reaksiyonlar meydana gelir yani reaktanlar birbirleriyle etkileşime girer, ancak ürünler de birbirleriyle aynı oranda etkileşime girer. Aynı zamanda dış faktörler de etkileyebilir. yerinden etmek Bir yönde veya başka bir yönde kimyasal denge. Bu nedenle kimyasal denge denir. mobil, veya dinamik .
Mobil denge alanındaki araştırmalar 19. yüzyılda başladı. Henri Le Chatelier'in çalışmaları, daha sonra genelleştireceği teorinin temellerini attı. bilim adamı Karl Kahverengi. Hareketli denge ilkesi veya Le Chatelier-Brown ilkesi şunları belirtir:
Denge durumundaki bir sistem, denge koşullarından herhangi birini değiştiren bir dış faktörden etkilenirse, sistemdeki dış etkiyi telafi etmeye yönelik süreçler yoğunlaşır.
Başka bir deyişle: Sistem üzerinde dış bir etki olduğunda denge bu dış etkiyi telafi edecek şekilde değişecektir.
Çok önemli olan bu prensip, herhangi bir denge olgusunda (sadece kimyasal reaksiyonlarda değil) işe yarar. Ancak şimdi bunu konuyla ilgili olarak ele alacağız. kimyasal etkileşimler. Kimyasal reaksiyonlar durumunda, dış etkiler maddelerin denge konsantrasyonlarında değişikliklere yol açar.
Denge durumundaki kimyasal reaksiyonlar üç ana faktörden etkilenebilir: reaktanların veya ürünlerin sıcaklığı, basıncı ve konsantrasyonları.
1. Bilindiği gibi kimyasal reaksiyonlara termal bir etki eşlik eder. Doğrudan reaksiyon ısının açığa çıkmasıyla meydana gelirse (ekzotermik veya +Q), o zaman ısının emilmesiyle ters reaksiyon meydana gelir (endotermik veya -Q) ve bunun tersi de geçerlidir. Eğer yükseltirsen sıcaklık Sistemde denge bu artışı telafi edecek şekilde değişecektir. Ekzotermik bir reaksiyonda sıcaklık artışının telafi edilememesi mantıklıdır. Böylece sıcaklık arttıkça sistemdeki denge ısı emilimine doğru kayar. endotermik reaksiyonlara doğru (-Q); azalan sıcaklıkla - ekzotermik bir reaksiyona (+Q) doğru.
2. Denge reaksiyonlarında maddelerden en az birinin gaz fazında olması durumunda denge de önemli ölçüde etkilenir. basınç sistemde. Basınç arttıkça kimyasal sistem bu etkiyi telafi etmeye çalışır ve reaksiyon hızını arttırır, gaz halindeki maddelerin miktarı azalır. Basınç azaldıkça sistem reaksiyon hızını artırır ve bu da daha fazla gazlı madde molekülü üretir. Böylece: basınçtaki bir artışla denge, gaz moleküllerinin sayısındaki bir azalmaya ve basınçtaki bir azalmayla - gaz moleküllerinin sayısındaki bir artışa doğru kayar.
Dikkat etmek! Reaksiyona giren gazların ve ürünlerin molekül sayısının aynı olduğu sistemler basınçtan etkilenmez! Ayrıca basınçtaki değişikliklerin çözeltilerdeki denge üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur; gazların bulunmadığı reaksiyonlarda.
3. Ayrıca kimyasal sistemlerdeki denge değişikliklerden etkilenir. konsantrasyonlar reaktanlar ve ürünler. Reaktiflerin konsantrasyonu arttıkça sistem onları tüketmeye çalışır ve ileri reaksiyonun hızını artırır. Reaktiflerin konsantrasyonu azaldıkça sistem bunları üretmeye çalışır ve ters reaksiyonun hızı artar. Ürünlerin konsantrasyonu arttıkça sistem onları da tüketmeye çalışır ve ters reaksiyon hızını artırır. Ürünlerin konsantrasyonu azaldığında kimyasal sistem bunların oluşum hızını artırır, yani. İleri reaksiyon hızı.
Kimyasal bir sistemde ise ileri reaksiyonun hızı artar Sağ , ürünlerin oluşumuna yönelik Ve reaktif tüketimi . Eğer ters reaksiyonun hızı artar dengelerin değiştiğini söylüyoruz sol , gıda tüketimine yönelik Ve reaktiflerin konsantrasyonunu arttırmak .
Örneğin, amonyak sentezi reaksiyonunda:
N2 + 3H2 = 2NH3 + Q
Basınçtaki bir artış, daha az gaz molekülünün oluştuğu reaksiyon hızında bir artışa yol açar; doğrudan reaksiyon (reaktif gaz moleküllerinin sayısı 4, ürünlerdeki gaz moleküllerinin sayısı 2'dir). Basınç arttıkça denge sağa, ürünlere doğru kayar. Şu tarihte: sıcaklık artışı denge değişecek Endotermik reaksiyonun tersi yönde, yani sola, reaktiflere doğru. Nitrojen veya hidrojen konsantrasyonundaki bir artış, dengeyi bunların tüketimine doğru kaydıracaktır; sağa, ürünlere doğru.
Katalizör dengeyi etkilemez çünkü hem ileri hem de geri reaksiyonları hızlandırır.
Kimyasal denge, her iki reaksiyonun (ileri ve geri) aynı hızlara sahip olduğu bir sistemin durumudur. Bu olay nasıl karakterize edilir ve kimyasal dengeyi hangi faktörler etkiler?
Kimyasal denge. Genel özellikler
Kimyasal denge bir durum olarak anlaşılabilir kimyasal sistem reaksiyondaki başlangıçtaki madde miktarının zamanla değişmediği.
Kimyasal denge üç tipe ayrılabilir:
- gerçek denge- bu, dış etkinin yokluğunda zaman içinde sabitlik ile karakterize edilen bir dengedir. Eğer dış koşullar Değişince sistemin durumu da değişir ama koşullar düzelince durum da aynı olur. Gerçek denge durumu iki açıdan ele alınabilir: reaksiyon ürünleri açısından ve başlangıç maddeleri açısından.
- yarı kararlı (görünür) denge– bu durum, gerçek denge koşullarından herhangi biri karşılanmadığında ortaya çıkar.
- engellenmiş (yanlış) denge– bu, dış koşullar değiştiğinde sistemin geri dönülemez biçimde değişen bir durumudur.
Kimyasal reaksiyonlarda dengenin değişmesi
Kimyasal denge üç parametreye bağlıdır: sıcaklık, basınç ve maddenin konsantrasyonu. Fransız kimyager Henri Louis Le Chatelier, 1884'te dinamik denge ilkesini formüle etti; buna göre bir denge sistemi, dış etkilere maruz kaldığında denge durumuna dönme eğilimindedir. Yani dış etki altında denge, bu etkiyi etkisiz hale getirecek şekilde değişecektir.
Pirinç. 1. Henri Louis Le Chatelier.
Le Chatelier tarafından formüle edilen ilkelere aynı zamanda "kimyasal reaksiyonlarda denge değişimleri" ilkeleri de denir.
Aşağıdaki faktörler kimyasal dengeyi etkiler:
- sıcaklık. Sıcaklık arttıkça kimyasal denge reaksiyonun absorbsiyonuna doğru kayar. Sıcaklık düşürülürse denge reaksiyonun serbest bırakılması yönünde kayar.
Pirinç. 2. Sıcaklık değişimlerinin kimyasal dengeye etkisi.
Emilim reaksiyonuna endotermik reaksiyon, salınım reaksiyonuna ise ekzotermik denir.
- basınç. Bir kimyasal reaksiyonda basınç artarsa, kimyasal denge maddenin en küçük hacmine doğru kayar. Basınç azalırsa denge maddenin en büyük hacmine doğru kayar. Bu prensip yalnızca gazlar için geçerlidir ancak katılar işe yaramıyor.
- konsantrasyon. Bir kimyasal reaksiyon sırasında maddelerden birinin konsantrasyonu artarsa denge reaksiyon ürünlerine doğru kayar, konsantrasyon azalırsa denge başlangıç maddelerine doğru kayar.
Pirinç. 3. Konsantrasyondaki değişikliklerin kimyasal denge üzerindeki etkisi.
Katalizör kimyasal dengedeki değişimi etkileyen faktörlerden biri değildir.
Ne öğrendik?
Kimyasal dengede her reaksiyon çiftindeki hızlar eşittir. 9. sınıfta incelenen kimyasal denge üç türe ayrılabilir: doğru, yarı kararlı (görünür), engellenmiş (yanlış). Kimyasal dengenin termodinamik teorisi ilk olarak bilim adamı Le Chatelier tarafından formüle edildi. Sistemin dengesi yalnızca üç faktörden etkilenir: basınç, sıcaklık ve başlangıç maddesinin konsantrasyonu.
Sistemin bulunduğu koşullar değişmediği sürece kimyasal denge korunur. Değişen koşullar (maddelerin konsantrasyonu, sıcaklık, basınç) dengesizliğe neden olur. Bir süre sonra kimyasal denge yeniden sağlanır, ancak yeni koşullar altında, önceki koşullardan farklı olarak. Bir sistemin bir denge durumundan diğerine bu şekilde geçişine denir yer değiştirme denge (kayması). Yer değiştirmenin yönü Le Chatelier ilkesine uyar.
Başlangıç maddelerinden birinin konsantrasyonu arttıkça denge bu maddenin daha fazla tüketilmesi yönünde kayar ve doğrudan reaksiyon yoğunlaşır. Başlangıç maddelerinin konsantrasyonundaki bir azalma, ters reaksiyon yoğunlaştıkça dengeyi bu maddelerin oluşumuna doğru kaydırır. Sıcaklıktaki bir artış dengeyi endotermik bir reaksiyona doğru kaydırırken, sıcaklıktaki bir azalma dengeyi ekzotermik bir reaksiyona doğru kaydırır. Basınçtaki bir artış, dengeyi gaz halindeki maddelerin azalan miktarlarına, yani bu gazların kapladığı daha küçük hacimlere doğru kaydırır. Aksine, basıncın azalmasıyla denge, gaz halindeki maddelerin artan miktarlarına, yani gazların oluşturduğu daha büyük hacimlere doğru kayar.
Örnek 1.
Basınçtaki bir artış aşağıdaki tersinir gaz reaksiyonlarının denge durumunu nasıl etkileyecektir:
a) S02 + C12 =S02CI2;
b) H2 + Br2 = 2НВr.
Çözüm:
Le Chatelier ilkesini kullanıyoruz; buna göre, ilk durumda (a) basınçtaki bir artış, dengeyi sağa, daha küçük bir hacim kaplayan daha az miktarda gazlı maddeye doğru kaydırır ve bu da artan basıncın dış etkisini zayıflatır. İkinci reaksiyonda (b), hem başlangıç malzemeleri hem de reaksiyon ürünleri olan gaz halindeki maddelerin miktarları ve kapladıkları hacimler eşittir, dolayısıyla basıncın hiçbir etkisi yoktur ve denge bozulmaz.
Örnek 2.
Amonyak sentezi (–Q) 3H2 + N2 = 2NH3 + Q reaksiyonunda ileri reaksiyon ekzotermik, ters reaksiyon endotermiktir. Amonyak verimini artırmak için reaktanların konsantrasyonu, sıcaklık ve basınç nasıl değiştirilmelidir?
Çözüm:
Dengeyi sağa kaydırmak için yapmanız gerekenler:
a) H2 ve N2 konsantrasyonlarını arttırmak;
b) NH3 konsantrasyonunu (reaksiyon küresinden uzaklaştırma) azaltmak;
c) sıcaklığı düşürün;
d) basıncı arttırın.
Örnek 3.
Hidrojen klorür ve oksijen arasındaki homojen reaksiyon tersine çevrilebilir:
4HC1 + O2 = 2C12 + 2H20 + 116 kJ.
1. Aşağıdakilerin sistemin dengesi üzerinde ne gibi etkileri olacaktır?
a) basınçta artış;
b) sıcaklıkta artış;
c) bir katalizörün eklenmesi?
Çözüm:
a) Le Chatelier ilkesine göre basınçtaki bir artış dengenin doğrudan reaksiyona doğru kaymasına neden olur.
b) t°'deki bir artış dengenin ters reaksiyona doğru kaymasına yol açar.
c) Katalizörün eklenmesi dengeyi değiştirmez.
2. Reaktiflerin konsantrasyonu iki katına çıkarsa kimyasal denge hangi yöne kayar?
Çözüm:
υ → = k → 0 2 0 2;
υ 0 ← = k ← 0 2 0 2
Konsantrasyonların artmasından sonra ileri reaksiyonun hızı şu şekilde oldu:
υ → = k → 4 = 32 k → 0 4 0
yani başlangıç hızına göre 32 kat arttı. Benzer şekilde ters reaksiyonun hızı da 16 kat artar:
υ ← = k ← 2 2 = 16k ← [H 2 O] 0 2 [C1 2 ] 0 2 .
İleri reaksiyonun hızındaki artış, ters reaksiyonun hızındaki artıştan 2 kat daha fazladır: denge sağa kayar.
Örnek 4. İÇİNDE
Homojen bir reaksiyonun dengesi hangi tarafa kayar:
PCl5 = PC13 + Cl2 + 92 KJ,
Çözüm:
İleri reaksiyonun sıcaklık katsayısının 2,5 ve ters reaksiyonun sıcaklık katsayısının 3,2 olduğunu bilerek sıcaklığı 30 °C artırırsanız?
İleri ve geri reaksiyonların sıcaklık katsayıları eşit olmadığından sıcaklığın arttırılması, bu reaksiyonların hızlarındaki değişim üzerinde farklı etkiler yaratacaktır. Van't Hoff kuralını (1.3) kullanarak sıcaklık 30 °C arttığında ileri ve geri reaksiyonların oranlarını buluruz:
υ ← (t 2) = υ ← (t 1) =υ → (t 1)3,2 0,1 30 = 32,8υ ← (t 1)
Sıcaklıktaki artış ileri reaksiyonun hızını 15,6 kat, ters reaksiyonun hızını ise 32,8 kat artırdı. Sonuç olarak denge sola, PCl 5 oluşumuna doğru kayacaktır.
Örnek 5.
İzole edilmiş C 2 H 4 + H 2 ⇄ C 2 H 6 sisteminde ileri ve geri reaksiyonların oranları nasıl değişecek ve sistemin hacmi 3 kat arttığında denge nereye kayacaktır?
Çözüm:
İleri ve geri reaksiyonların başlangıç hızları aşağıdaki gibidir:
υ 0 = k 0 0; υ 0 = k 0 .
Sistemin hacmindeki bir artış, reaktanların konsantrasyonlarında 3 oranında bir azalmaya neden olur kez, dolayısıyla ileri ve geri reaksiyonların oranındaki değişiklik aşağıdaki gibi olacaktır:
υ 0 = k = 1/9υ 0
υ = k = 1/3υ 0
İleri ve geri reaksiyonların hızlarındaki azalma aynı değildir: Ters reaksiyonun hızı, ters reaksiyonun hızından 3 kat (1/3: 1/9 = 3) daha yüksektir, bu nedenle denge şu şekilde kayar: sola, sistemin daha büyük bir hacim kapladığı tarafa, yani C2H4 ve H2 oluşumuna doğru.
Eğer bir sistem denge durumundaysa, dış koşullar sabit kaldığı sürece dengede kalacaktır. Koşullar değişirse sistem dengeden çıkacak, ileri ve geri süreçlerin hızları eşit olmayan şekilde değişecek, bir reaksiyon meydana gelecektir. Bunlardan en önemlisi, dengede yer alan herhangi bir maddenin konsantrasyonundaki, basınç veya sıcaklıktaki değişikliklerden kaynaklanan dengesizlik durumlarıdır.
Bu vakaların her birini ele alalım.
Reaksiyona katılan herhangi bir maddenin konsantrasyonundaki değişiklik nedeniyle dengenin bozulması. Hidrojen, hidrojen iyodür ve iyot buharının belirli bir sıcaklık ve basınçta birbirleriyle dengede olmasına izin verin. Sisteme ilave miktarda hidrojen verelim. Kütle etki yasasına göre, hidrojen konsantrasyonundaki bir artış, ileri reaksiyonun (HI sentez reaksiyonu) hızında bir artışa neden olurken, ters reaksiyonun hızı değişmeyecektir. Reaksiyon artık ileri yönde, ters yöne göre daha hızlı ilerleyecektir. Bunun sonucunda hidrojen ve iyot buharı konsantrasyonları azalacak, bu da ileri reaksiyonu yavaşlatacak, HI konsantrasyonu artacak ve bu da ters reaksiyonu hızlandıracaktır. Bir süre sonra ileri ve geri reaksiyonların hızları yeniden eşitlenecek ve yeni bir denge kurulacaktır. Ancak aynı zamanda HI konsantrasyonu artık eklemeden öncesine göre daha yüksek olacak ve konsantrasyon daha düşük olacaktır.
Bir dengesizliğin neden olduğu konsantrasyonları değiştirme sürecine yer değiştirme veya denge kayması denir. Aynı zamanda denklemin sağ tarafındaki maddelerin konsantrasyonlarında bir artış varsa (ve tabii ki aynı zamanda sol taraftaki maddelerin konsantrasyonlarında da bir azalma varsa), o zaman dengenin değiştiğini söylüyorlar. sağa, yani doğrudan reaksiyon yönünde; Konsantrasyonlar ters yönde değiştiğinde, dengenin ters reaksiyon yönünde sola doğru bir kaymasından söz ederler. Ele alınan örnekte denge sağa kaymıştır. Aynı zamanda konsantrasyonunun artması dengesizliğe neden olan madde reaksiyona girdi - konsantrasyonu azaldı.
Böylece dengeye katılan maddelerden herhangi birinin konsantrasyonunun artmasıyla denge bu maddenin tüketimine doğru kayar; Maddelerden herhangi birinin konsantrasyonu azaldığında denge bu maddenin oluşumu yönünde kayar.
Basınçtaki değişiklikler nedeniyle dengenin bozulması (sistemin hacminin azalması veya artması). Bir reaksiyona gazlar karıştığında sistemin hacmi değiştiğinde denge bozulabilir.
Basıncın nitrojen monoksit ile oksijen arasındaki reaksiyon üzerindeki etkisini düşünün:
Bir gaz karışımının belirli bir sıcaklık ve basınçta kimyasal dengede olmasına izin verin. Sıcaklığı değiştirmeden sistemin hacmi 2 kat azalacak şekilde basıncı arttırıyoruz. İlk anda, tüm gazların kısmi basınçları ve konsantrasyonları iki katına çıkacak, ancak aynı zamanda ileri ve geri reaksiyonların hızları arasındaki oran da değişecek, denge bozulacaktır.
Aslında basınç artmadan önce gaz konsantrasyonları denge değerlerine sahipti ve ileri ve geri reaksiyonların oranları aynıydı ve denklemlerle belirlendi:
Sıkıştırmadan sonraki ilk anda gaz konsantrasyonları başlangıç değerlerine göre iki katına çıkacak ve sırasıyla , ve 'ye eşit olacaktır. Bu durumda ileri ve geri reaksiyonların oranları aşağıdaki denklemlerle belirlenecektir:
Böylece artan basınç sonucunda ileri reaksiyonun hızı 8 kat, ters reaksiyonun hızı ise yalnızca 4 kat arttı. Sistemdeki denge bozulacak, ileri tepki ters tepkiye üstün gelecektir. Hızlar eşitlendikten sonra denge yeniden kurulacak ancak sistemdeki miktar artacak ve denge sağa kayacaktır.
İleri ve geri reaksiyon oranlarındaki eşit olmayan değişimin, söz konusu reaksiyon denkleminin sol ve sağ taraflarında gaz moleküllerinin sayısının farklı olmasından kaynaklandığını görmek kolaydır: bir oksijen molekülü ve iki nitrojen monoksit molekülleri (toplamda üç gaz molekülü) iki gaz molekülüne - nitrojen dioksite dönüştürülür. Bir gazın basıncı, moleküllerinin kabın duvarlarına çarpmasının sonucudur; diğer şeyler eşit olduğunda, belirli bir gaz hacminde bulunan molekül sayısı ne kadar yüksek olursa, gaz basıncı da o kadar yüksek olur. Dolayısıyla gaz molekülü sayısının artmasıyla oluşan reaksiyon basıncın artmasına, gaz molekülü sayısının azalmasıyla oluşan reaksiyon ise basıncın azalmasına neden olur.
Bunu akılda tutarak, basıncın kimyasal denge üzerindeki etkisine ilişkin sonuç şu şekilde formüle edilebilir:
Sistemi sıkıştırarak basınç arttığında denge, gaz molekülü sayısındaki azalmaya yani basınçtaki azalmaya doğru kayar; basınç azaldığında denge, gaz molekülü sayısındaki artışa yani artışa doğru kayar. basınçta artış.
Reaksiyonun gaz molekülü sayısı değişmeden ilerlemesi durumunda sistemin sıkışması veya genişlemesi sırasında denge bozulmaz. Örneğin, sistemde
hacim değiştiğinde denge bozulmaz; HI çıkışı basınçtan bağımsızdır.
Sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan dengesizlik. Kimyasal reaksiyonların büyük çoğunluğunun dengesi sıcaklık değişimleriyle değişir. Denge kaymasının yönünü belirleyen faktör reaksiyonun termal etkisinin işaretidir. Sıcaklık arttığında dengenin endotermik reaksiyon yönünde, azaldığında ise ekzotermik reaksiyon yönünde kaydığı gösterilebilir.
Dolayısıyla amonyak sentezi ekzotermik bir reaksiyondur
Bu nedenle sıcaklık arttıkça sistemdeki denge sola, amonyağın ayrışmasına doğru kayar, çünkü bu işlem ısının emilmesiyle gerçekleşir.
Tersine, nitrik oksit (II) sentezi endotermik bir reaksiyondur:
Bu nedenle sıcaklık arttıkça sistemdeki denge sağa, oluşuma doğru kayar.
Kimyasal dengesizliğin ele alınan örneklerinde görülen modeller özel durumlardır genel prensipçeşitli faktörlerin denge sistemleri üzerindeki etkisini belirler. Le Chatelier ilkesi olarak bilinen bu ilke, kimyasal dengelere uygulandığında aşağıdaki şekilde formüle edilebilir:
Dengede olan bir sisteme herhangi bir darbe uygulandığında, içinde meydana gelen işlemler sonucunda denge, etkiyi azaltacak yönde kayacaktır.
Nitekim reaksiyona katılan maddelerden biri sisteme girdiğinde denge bu maddenin tüketimi yönünde kayar. “Basınç arttığında sistemdeki basınç azalacak şekilde kayar; sıcaklık arttığında denge endotermik reaksiyona doğru kayar, sistemdeki sıcaklık düşer.
Le Chatelier ilkesi yalnızca kimyasallara değil aynı zamanda çeşitli fizikokimyasal dengelere de uygulanır. Le Chatelier prensibine göre kaynama, kristalleşme, çözünme gibi süreçlerin koşulları değiştiğinde dengede bir kayma meydana gelir.
Ters reaksiyonun hızının ileri reaksiyonun hızına eşit olduğu duruma denir. kimyasal denge.
Bu durum niceliksel olarak karakterize edilir denge sabiti. Tersinir bir reaksiyon için bunu şu şekilde yazabiliriz:
Kitle eylem yasasına uygun olarak doğrudan tepkime hızının olduğu yer v 1 ve ters v 2 şöyle görünecek:
v 1 = k 1 [A] m [B] n,
v 2 = k 2 [C] p [D] q .
Başarı anında kimyasal denge ileri ve geri reaksiyonların oranları aynı olur:
k 1 [A] m [B] n = k 2 [C] p [D] q ,
K = k 1 /k 2 =([C] p [D] q)/([A] m [B] n),
Nerede İLE- ileri ve geri reaksiyonların oranını gösteren denge sabiti.
Dengede duran konsantrasyonlara denge konsantrasyonları denir. Derecelerin değerlerinin hatırlanması gerekir. M, N, P, Q denge reaksiyonundaki stokiyometrik katsayılara eşittir. Sayısal değer denge sabitleri bir reaksiyonun verimini belirler. Şu tarihte: K>>1ürünlerin verimi yüksektir ve İLE<<1 - çok küçük.
Reaksiyon çıkışı- Gerçekte elde edilen ürün miktarının, bu reaksiyonun tamamlanması durumunda elde edilecek olan miktara oranı (yüzde olarak ifade edilir).
Kimyasal denge sonsuza kadar korunamaz. Aslında sıcaklık, basınç veya reaktanların konsantrasyonundaki değişiklikler dengeyi şu veya bu yönde değiştirebilir.
Dış etkenlerin bir sonucu olarak sistemde meydana gelen değişiklikler, hareketli denge prensibi ile belirlenir - Le Chatelier'in ilkesi:
Denge halindeki bir sisteme dışarıdan gelen bir etki, bu dengenin etkinin zayıflayacağı yöne doğru kaymasına neden olur.
Onlar. ileri ve geri reaksiyonların oranları arasındaki oran değişir.
Bu prensip sadece kimyasal işlemler için değil aynı zamanda erime, kaynama vb. gibi fiziksel işlemler için de geçerlidir.
Konsantrasyonda değişiklik.
Reaktanlardan birinin konsantrasyonu arttıkça denge bu maddenin tüketimine doğru kayar.
Demir veya kükürt konsantrasyonu arttıkça denge bu maddenin tüketimine doğru kayacaktır; Sağa.
Basıncın kimyasal denge üzerindeki etkisi.
Sadece gaz fazlarında dikkate alınır!
Basınç arttıkça denge gaz halindeki maddelerin miktarının azalmasına doğru kayar.. Gaz halindeki maddelerin miktarı değişmeden reaksiyon devam ederse basınç dengeyi hiçbir şekilde etkilemez.
N 2 (g) + 3H 2 (G)2 N.H. 3 (G),
Solda 4 mol, sağda 2 mol gaz halinde reaktan vardır, dolayısıyla basınç arttıkça denge sağa kayar.
N 2 (g)+O 2 (g) = 2HAYIR(G),
Solda ve sağda 2 mol gaz halinde madde olduğundan basınç dengeyi etkilemez.
Sıcaklığın kimyasal dengeye etkisi.
Sıcaklık değiştiğinde hem ileri hem de geri reaksiyonlar değişir, ancak değişen derecelerde.
Sıcaklık arttıkça denge endotermik reaksiyona doğru kayar.
N 2
(g) + 3H 2
(G) 2
N.H. 3
(d) +Q,
Bu reaksiyon ısının açığa çıkmasıyla (ekzotermik) ilerler, dolayısıyla sıcaklıktaki bir artış dengeyi başlangıç ürünlerine doğru kaydırır (ters reaksiyon).