 106

2. Химическое равновесие

2.1. Истинное и кажущееся равновесие, смещение равновесия

Равновесным называют такое состояние системы, которое не изменяется во времени, и эта неизменность не обусловлена протеканием какого-либо внешнего процесса. Равновесие остается неизменным, пока не меняются внешние условия. Различают истинное (устойчивое) и кажущееся (кинетическое) равновесие.

Истинное равновесие сохраняется неизменным не вследствие отсутствия процессов, а в силу протекания их одновременно в двух противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Истинное равновесие имеет следующие признаки:

1. Если нет внешнего воздействия, то система неизменна во времени.

2. Система следует за любыми изменениями внешних условий, сколь угодно малыми они бы ни были, а если воздействие снято, то система возвращается в исходное состояние равновесия.

3. Состояние системы будет одинаковым независимо от того, с какой стороны она подходит к равновесию.

Кажущееся равновесие также неизменно во времени при отсутствии внешнего воздействия, однако второй и третий признаки для него не характерны. Примером системы в кажущемся равновесии является пересыщенный раствор: достаточно попадания соринки в такой раствор или встряхивания – и начинается выделение из раствора избыточного растворенного вещества. Другой пример – смесь водорода и кислорода при комнатной температуре: внесение в нее зажженной спички или катализатора неизбежно ведет к взрыву.

При изменении внешних условий равновесие изменяется сообразно новым условиям или, как говорят, смещается. Смещение равновесия подчиняется закономерности, называемой принципом Ле Шателье.

Он гласит: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя одно из условий, определяющих состояние равновесия, то в системе усилится течение того процесса, который будет ослаблять оказываемое воздействие, а равновесие сместится в соответствующую сторону.

Повышение температуры равновесной системы усиливает течение эндотермического процесса, охлаждение – наоборот. Например, в системе

с ростом температуры равновесие диссоциации воды смещается вправо, то есть с повышением температуры усиливается диссоциация воды.

Изменение давления существенно сказывается лишь на равновесиях газовых систем. Увеличение давления для них ведет к смещению равновесия в сторону меньшего объема, падение давления – в сторону большего объема. Например, равновесие в системе

при увеличении давления смещается вправо, а при уменьшении – влево.

Увеличение концентрации исходных веществ ведет к смещению равновесия вправо (в сторону продуктов). Степень смещения равновесия при данном количестве вещества определяется величиной стехиометрического коэффициента.

Наконец, отметим, что введение в газовую систему, находящуюся при равновесии и имеющую постоянное давление, газа, не реагирующего ни с одним из компонентов, приводит к синхронному разбавлению всех участников. Следовательно, вопрос о смещении равновесия сводится к вопросу о влиянии уменьшения концентраций всех компонентов равновесной системы на положение равновесия. Согласно принципу Ле Шателье в этом случае смещение равновесия будет происходить в сторону большего объема (большего числа молей). Например, введение азота или аргона в равновесную систему

приведет к смещению равновесия влево.