Влияние давления

В лияние давления определяется знаком изменения объема ∆V (или знаком разности числа молей газообразных веществ): для реакций, протекающих с увеличением числа молей(∆n>0) увеличение давления не благоприятно. Смещению равновесия реакции вправо способствует снижение давления. Для реакций с уменьшением числа молей (∆n<0) , целесообразно повышению давления (p ).

Чувствительность положения равновесия к изменениям давления тем больше, чем большим изменением объема сопровождается тот или иной процесс. Значительные изменения объема могут происходить только в реакциях, в которых участвуют газы, или в тех случаях, когда хотя бы один из компонентов находится в газообразном состоянии.

Например: N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ (a)

СН₄ ↔ С + 2Н₂ (б)

СО + Н₂О ↔ H₂ + СО₂. (в)

Поскольку реакция (а) протекает с уменьшением объема, то, исходя из принципа Ле-Шателье, для смещения равновесия слева направо необходимо повышать давление.

На практике так и поступают – процесс ведут под давлением 32,0 МПа (320 кгс/см²).

Для реакции (б), протекающей с увеличением объема, для смещения равновесия слева направо необходимо, наоборот, понижать давление. На равновесие реакции (в) изменение давления не влияет, т.к. объем системы в процессе реакции не изменяется.

Влияние инертного газа

В ведение инертного газа в систему подобна эффекту уменьшения общего давления ( p ):

- если реакция протекает с уменьшением числа молей (∆n<0), разбавление смещает равновесие реакции в сторону исходных веществ.

- если с увеличением числа молей (∆n>0), равновесие смещается вправо.

Из закона Дальтона видно, что эффект разбавления подобен эффекту снижения общего давления в системе.

Влияние концентрации

В соответствии с принципом Ле- Шателье: введение избытка исходных веществ вызовет смещение в том направлении, чтобы уменьшить его концентрацию, т.е. вправо ; и введение избытка продукта сместит равновесие влево. Увеличивая концентрацию одного из реагентов (более дешевого), можно повысить степень превращения другого (дорогого).

Уменьшить концентрацию продуктов в зоне реакции можно за счет вывода реакционной массы из зоны реакции, отделение продуктов и возврата реагентов в зону реакции. Наиболее простым способом вывода продуктов из зоны реакции является их связывание химическим путем с другими, вводимыми извне веществами. Чаще используют способ, заключающийся в переводе всех или отдельных продуктов реакции в другое фазовое состояние и выводе их из системы. Этот процесс обычно осуществляют по циркуляционной схеме (циклической).

Смесь исходных реагентов А и В поступает в реактор, в котором происходит химическое взаимодействие между реагентами.

Рис – Циркуляционная схема химико-технологического процесса с выводом продукта реакции: 1 – реактор; 2 – конденсатор

На выходе из реактора в газовой смеси содержится продукт реакции и непрореагировавшие исходные реагенты А и В. Газовая смесь поступает в конденсатор 2, где она охлаждается. При этом продукт реакции R конденсируется и выводится из системы, А исходные реагенты А и В возвращаются в процесс.