12. Незворотні і зворотні реакції. Хімічна рівновага. Константа хімічної рівноваги. Зміщення хімічної рівноваги. Принцип Ле Шательє.

Розрізняють необоротні й оборотні хімічні реакції.

Реакції, що відбуваються тільки в прямому напрямі до повної витрати однієї з вихідних речовин, називаються незворотними.

До незворотних належать реакції, внаслідок яких виділяється газ, випадає осад, утворюється малодисоційована сполука або виділяється велика кількість теплоти:

Реакції, що відбуваються одночасно у двох протилежних напрямах, у прямому → і зворотному ← називаються зворотними. Наприклад:

Зворотні реакції складаються з двох самостійних реакцій – прямої і оберненої. Зворотні реакції здійснюють свій напрямок при зміні умов досліду.

Хімічна рівновага – це такий стан системи реагуючих речовин, за якого швидкості прямої та зворотної реакцій однакові.

Під час встановлення хімічної рівноваги концентрації вихідних речовин і продуктів реакції залишаються незмінними, хоча при цьому відбуваються як пряма, так і зворотна реакції, але їх швидкості дорівнюють одна одній, тому рівновагу називають динамічною:

Закон діючих мас для системи у стані хімічної рівноваги - добуток концентрацій продуктів реакції розділений на добуток концентрацій вихідних речовин у ступенях, що дорівнюють стехіометричним коефіцієнтам, при даній температурі є величиною постійною.

Для елементарної гомогенної реакції:

аА + bВ = сС + dD

K_С = [A]^a·[B]^b/([A]^a·[B]^b), де K_С - константа хімічної рівноваги, залежить від температури і природи реагуючих речовин.

Константа хімічної рівноваги показує, що при будь-яких попередніх концентраціях реагуючих речовин в момент встановлення рівноваги співвідношення між добутками рівноважних концентрацій продуктів реакції та вихідних речовин повинно досягти кожного разу одного й того ж числового значення Кс.

До системи, що перебуває у стані рівноваги застосовують принцип Ле Шательє, тобто, принцип зміщення хімічної рівноваги: якщо система, що знаходиться у стані хімічної рівноваги, піддається зовнішній дії, то стан рівноваги змінюється таким чином, що дана дія зменшується.

Якщо до рівноважної системи докласти зовнішній вплив, то система реагує таким чином, аби зменшити цей вплив, протидіяти йому.

Якщо тиск збільшується, хімічна рівновага зміщується в бік зменшення об’єму реагуючої системи.

Якщо тиск зменшується, хімічна рівновага зміщується в бік збільшення об’єму реагуючої системи.

Якщо температура підвищується, хімічна рівновага зміщується в бік ендотермічної реакції.

Якщо температура знижується, хімічна рівновага зміщується в бік екзотермічної реакції.

Якщо збільшується концентрація одного з реагентів, хімічна рівновага зміщується в бік прямої реакції.

Якщо зменшується концентрація одного з реагентів, хімічна рівновага зміщується в бік зворотної реакції.

Якщо збільшується концентрація одного з продуктів, хімічна рівновага зміщується в бік зворотної реакції.

Якщо зменшується концентрація одного з продуктів, хімічна рівновага зміщується в бік прямої реакції.