Что такое химическое равновесие?
Некоторые реакции идут одновременно в двух направлениях: реагенты превращаются в продукты, а продукты снова в реагенты. Такие реакции называют обратимыми и записывают со знаком ⇌, например N2 + 3H2 ⇌ 2NH3.
Сначала быстро идёт прямая реакция. По мере накопления продуктов ускоряется обратная реакция. Как только две скорости сравниваются, устанавливается динамическое равновесие. В этот момент:
- реакция не останавливается, она продолжает идти в обоих направлениях;
- количества веществ становятся постоянными, но количества реагентов и продуктов не обязательно равны;
- равновесие устанавливается только в закрытом сосуде.
Как смещается равновесие?
Принцип Ле Шателье: если на равновесную систему оказать внешнее воздействие, система сместится в сторону, ослабляющую это воздействие.
| Воздействие | Куда смещается равновесие? |
|---|---|
| Добавить реагент | В сторону продуктов (вправо) |
| Удалить продукт | Вправо |
| Повысить температуру | В сторону эндотермической реакции |
| Понизить температуру | В сторону экзотермической реакции |
| Повысить давление | В сторону меньшего числа молей газа |
| Добавить катализатор | Не смещается, равновесие устанавливается быстрее |
Реакция получения аммиака экзотермическая, слева 4 моля газа, справа 2. Поэтому при повышении давления равновесие смещается вправо, а при повышении температуры — влево.
Количественно равновесие выражает константа равновесия Kc. При изменении давления или концентрации равновесие смещается, но значение Kc остаётся прежним: оно зависит только от температуры.
Посмотри равновесие в приложении Nalukh chem
Этот симулятор входит в полный доступ. Скачивание бесплатно, без регистрации открыты 2 раздела и 5 симуляторов.
Как пользоваться симулятором?
В коробке движутся 30 частиц: синие — это A, оранжевые — это B. Считай A реагентом, а B продуктом.
- В строке под коробкой смотри число частиц A и B.
- Потяни ползунок ⚖️ Условия (A ← → B) вправо, и частицы A постепенно станут частицами B. Если потянуть влево, частицы B станут частицами A.
- Когда числа установятся, понаблюдай за цветом частиц: общее число не меняется, но частицы время от времени меняют цвет. Это и есть динамическое равновесие.
Ползунок показывает не одно конкретное воздействие, а изменение условий в целом. Значений температуры и давления в симуляторе нет.
Задания для симулятора
- Оставь ползунок посередине и подожди, пока числа установятся. Сколько частиц A и B? Ответ: 15 и 15. Но частицы продолжают менять цвет.
- Потяни ползунок вправо и подожди, пока числа установятся. Ответ: частиц B станет много, частиц A мало, и числа снова станут постоянными. Это значит, что установилось новое равновесие.
- Представь, что в реакции получения аммиака повысили давление, и потяни ползунок в нужную сторону. Ответ: вправо, продуктов становится больше.
- Потяни ползунок до правого края. Ответ: все 30 частиц станут B. Это упрощённое изображение: в настоящей обратимой реакции остаются обе стороны.
Примеры из жизни
Газированные напитки разливают, нагнетая CO2 под высоким давлением. Когда открывают банку, давление падает, и растворённый CO2 выходит пузырьками. Это значит, что равновесие сместилось в сторону газа. На производстве аммиака продукт непрерывно отводят, и это тоже смещает равновесие вправо.
