Зависимость химических равновесий от температуры.
По величине константы равновесия можно определить состав равновесной смеси при данной температуре. При изменении температуры равновесие в ту или другую сторону в зависимости от знака и величины теплового эффекта. Чтобы определить состав равновесной смеси при различных температурах, необходимо знать зависимость константы равновесия от температуры. Эта зависимость при V = сonst выражается уравнением:
=
(1)
Уравнение (1) называется уравнением изохорной реакции, а для реакций, протекающих при р = const выражается уравнением:
=
(2)
Уравнение (2) называется уравнением изобарой реакции.
Из уравнений (1) и (2) следует, что:
если Q >0, то с ростом температуры k и k увеличиваются, т.к. рост константы равновесия означает увеличение количества исходных веществ и соответственное уменьшение продуктов реакции, то с ростом температуры степень диссоциации увеличивается, равновесие сдвигается в сторону исходных веществ. Отсюда следует важный вывод о том, что для более полного протекания экзотермических реакций благоприятны сравнительно невысокие температуры.
если Q < 0, то с возрастанием температуры константа равновесия уменьшается, диссоциация падает, равновесие сдвигается в сторону образования конечных веществ. Поэтому в эндо -термических реакциях высокие температуры благоприятствуют более полному их протеканию.
Протекание и подвижность химических реакций.
Каждая обратимая реакция протекает до определённого предела, зависящего от темпера -туры, давления и соотношения концентраций реагирующих веществ. Но если на систему, нахо -дящуюся в химическом равновесии, воздействовать извне, изменив температуру, давление или концентрацию реагирующих веществ, то система выйдет из состояния равновесия и в ней произойдут процессы до наступления нового положения равновесия. Предел равновесия реакций горения обычно сдвинут в сторону продуктов сгорания.
Для полного использования химической энергии топлива необходимо реакции горения доводить практически до конца. В условиях промышленного сжигания топлива равновесие достигается редко ввиду малого времени, предоставляемого для протекания реакций горения. Однако направление изменения равновесия и положения равновесия имеют большое значение.
Направление изменения равновесия можно предсказать, пользуясь принципом Ле - Шателье: Принцип Ле – Шателье: если на систему, находящуюся в химическом равновесии. воздейство -вать извне, то с ней возникнут самопроизвольные процессы, стремящиеся ослабить это воздей -ствие.
Из этого принципа следуют, что если реакция идёт с выделением тепла, то при нагревании равновесий системы реакция пойдёт в обратно направлении, в ней произойдёт процесс с погло -щением тепла, который понизит температуру системы. У эндотермических реакций, наоборот при повышении температуры выход конечных продуктов увеличивается. Увеличение концен -трации какого-либо компонента сдвигает равновесие так, что в системе происходит процесс, при котором уменьшается концентрация этого вещества.