9. Зависимость константы равновесия от температуры.

 Обычно константа равновесия изменяется с изменением температуры. Если в ходе реакции выделяется тепло, то с повышением температуры реакция замедляется и K уменьшается. Напротив, когда тепло в ходе реакции поглощается, константа равновесия с повышением температуры увеличивается. Температурная зависимость константы равновесия выражается в виде

где Н – теплота химического процесса (т.е. теплота химической реакции, теплота растворения и т.д.).

Интегрирование от Т₁ до Т₂ дает

Отсюда, зная значение K при двух температурах, можно найтиН. Или, если известны K_р либо K_С при одной температуре иН, можно определить K_р или K_С при другой температуре.

лияние температуры.

Для эндотермических реакций ( ) значение константы равновесия   возрастает с повышением температуры, а для экзотермической реакции ( ) – понижается (рис.1.)

Рис.1. Зависимость константы равновесия от температуры для обратимых реакций.

Из уравнения (5) для реакции   зависимость равновесной степени превращения   от Т для эндо- и экзотермической реакций имеет вид (рис.2.)

Рис.2. Зависимость равновесной степени превращения от температуры для обратимых реакций

Зная зависимость   от  , и используя кинетическую трактовку равновесия  , где   и  – соответственно константа скорости прямой и обратной реакций, по значениям   и   при двух различных температурах можно восстановить кинетическое описание процесса при различных   и времени.

Направление смещения химического равновесия при изменениях концентрации реагирующих веществ, температуры и давления (в слу­чае газовых реакций)определяется общим положением, известным под названием принципа подвижного равновесия или принципа Ле Шателье:

если на систему, находящуюся в равновесии, производится какое-либо внешнее воздействие (изменяется концентрация, температура, давление), то оно благоприятствует протеканию той из двух противоположных реакций, которая ослабляет воздействие.

Поясним это на примере реакции синтеза аммиака:

                                ,         ∆H = -46,2 кДж/моль

                                2 объема      1 объем

Если внешнее воздействие выражается в увеличении концентрации азота или водорода, то оно благоприятствует реакции, вызывающей уменьшение концентрации этих веществ, и,следовательно, равновесие сместится в сторону образования аммиака. Соответственно увеличение концентрации аммиака смещает равновесие в сторону исходных ве­ществ.

Поскольку прямая реакция, как видно из уравнения, протекает с выделением теплоты, повышение температуры смеси благоприятствует протеканию реакции с поглощением теплоты,и равновесие сместится в сторону исходных веществ; понижение температуры вызовет смещение равновесия в сторону продукта реакции.

Чтобы определить влияние давления на смещение равновесия, необходимо подсчитать число молекул в левой и правой частях урав­нения.В приведенном примере в левой части уравнения содержится две молекулы, а в правой - одна. Поскольку увеличение давления должно благоприятствовать процессу,ведущему к уменьшению числа молекул, то в данном случае равновесие сместится в сторону продукта реакции. Очевидно, уменьшение давления сместит равновесие в сторо­ну исходных веществ.

Если же в уравнении обратимой реакции число молекул в левой части равно числу молекул в правой части, например

N₂ + О₂    2NO

то изменение давления не вызывает смещения химического равнове­сия.

Следует заметить, что все катализаторы одинаково ускоряют как прямую, так и обратную реакции и поэтому на смещение равновесия влияния не оказывают,а только способствуют более быстрому его достижению.