2.2 Влияние условий проведения реакции

на смещение химического равновесия

При постоянстве внешних условий система может находиться в состоянии равновесия сколь угодно долго. Если оказать на систему какое-либо внешнее воздействие, равновесие нарушается; в системе возникает самопроизвольный процесс, продолжающийся до установления равновесия уже при новых условиях.

Влияние концентрации реагирующих веществ.

Если в равновесную реакционную смесь добавить исходное вещество, начнется самопроизвольный процесс, направленный в сторону его расходования и образования продуктов реакции. Такой же процесс будет протекать, если уменьшить концентрацию продуктов реакции, например, удалять их из реактора.

Влияние давления (для реакций, идущих в газовой фазе).

Давление влияет на положение равновесия только для реакций, протекающих с участием газообразных веществ. Направление смещения равновесия будет определяться знаком Δn:

– если реакция идет с увеличением объема, т.е. Δn > 0, повышение давления сместит равновесие в сторону исходных веществ, выход продуктов сократится;

– для реакций, протекающих с уменьшением объема (Δn < 0), повышение давления будет способствовать увеличению выхода продуктов реакции.

Влияние давления на равновесные системы, в составе которых нет газов, пренебрежимо мало.

Влияние температуры на химическое равновесие

Воспользуемся уравнениями:

,

.

Совместным решением этих уравнений получим:

,

.

Полученное выражение продифференцируем по температуре:

(7)

Уравнение (7) – уравнение изобары Вант-Гоффа – характеризует влияние температуры на константу химического равновесия.

Анализ уравнения.

Для экзотермических реакций Н < 0, следовательно,

.

Это означает, что с повышением температуры константа равновесия экзотермической реакции уменьшается и равновесие смещается в сторону образования исходных веществ. Выход продуктов реакции сокращается.

Для эндотермических реакций H > 0, следовательно,

.

Это означает, что с повышением температуры константа равновесия эндотермической реакции возрастает и равновесие смещается в сторону увеличения выхода продуктов реакции.

Действие рассмотренных факторов обобщает принцип смещения равновесия, называемый также принципом Ле Шателье – Брауна:

Если на систему, находящуюся в состоянии истинного равновесия, оказывается внешнее воздействие, то в системе возникает самопроизвольный процесс, компенсирующий данное воздействие.