Лекція №9. Хімічна рівновага

Основні питання:

1. Оборотні і необоротні реакції.

2. Хімічна рівновага. Константа рівноваги, її фізична сутність.

3. Принцип рухомої рівноваги Ле-Шательє. Вплив температури, тиску та концентрації на зсув хімічної рівноваги.

4. Ланцюгові та фотохімічні реакції. Окислення харчових жировмісних продуктів.

Графік зміни швидкості прямої та зворотної реакції у часі С υпр υпр. = υзв. υзв. t (час)

На початку реакції: Свих.речовин = mах, υпр. = mах, Спрод = min, υзвор = min В ході реакції: Свих.речов.↓, υпр.↓, Спрод↑, υзвор↑. У стані рівноваги: υпр = υзвор., υпр = min, υзвор = max. Стан реагуючої системи, при якому швидкості прямої та зворотної реакцій стають однаковими, називається хімічною рівновагою.

Хімічна рівновага – динамічний характер (кількості вихідних речовин і продуктів не змінюються).

Концентрації всіх реагуючих речовин у стані рівноваги називаються рівноважними концентраціями, позначаються [].

Кількісною характеристикою стану хімічної рівноваги є константа рівноваги (К_рівн).

Константа рівноваги – це відношення добутку концентрацій продуктів реакції до добутку концентрацій вихідних речовин після досягнення рівноваги.

аА + bВ ↔ сС + dD

К_рівн. = = ,

де [А] і [В] – рівноважні концентрації вихідних речовин;

[С] і [Д] – рівноважні концентрації продуктів;

а, b, с, d – стехіометричні коефіцієнти в рівнянні реакції;

κ₁ – константа швидкості прямої реакції;

κ₂ – константа швидкості зворотної реакції.

Математичний вираз закону діючих мас для стану рівноваги (можна застосовувати для рівноважного стану будь-якої оборотної реакції незалежно від механізму її перебігу).

Для гетерогенних реакцій у вираз К_рівн. входять концентрації речовин, які перебувають у газовій або рідкій фазі.

К рівноваги свідчить:

• відношення добутків рівноважних концентрацій продуктів і вихідних речовин у степенях, що дорівнюють їх стехіометричним коефіцієнтам, є величиною сталою;

• про глибину проходження реакції (у скільки разів пряма реакції відбувається швидше, ніж зворотна, за однакової температури й при концентраціях, що дорівнюють одиниці).

Для необоротних реакцій К_рівн → ; К→ 0 (відсутність хімічної взаємодії).

Вплив різних факторів на хімічну рівновагу

Впливаючий фактор	К рівноваги	Стан рівноваги	Швидкість досягнення рівноваги
Зміна концентрації	не змінюється	змінюється	змінюється
Зміна тиску	не змінюється	змінюється	змінюється
Наявність каталізатора	не змінюється	не змінюється	змінюється
Зміна температури	змінюється	змінюється	змінюється

К рівноваги не залежить: від концентрації; від тиску; від наявності каталізатора (прискорює встановлення рівноваги); від енергії активації (впливає на час встановлення рівноваги).	К рівноваги залежить: від температури: Для екзотермічних реакцій (∆Н<0):Т↑, Крівн↓; Для ендотермічних реакцій (∆Н>0): Т↑, Крівн↑; від природи реагуючих речовин (для кожної реакції Крівн=const).
Система перебуває в стані хімічної рівноваги, якщо: швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції; в системі не відбуваються ніякі зміни; система є ізольованою.

Змінюючи умови, можна перевести систему з одного рівноважного стану в інший.

Перехід системи від одного стану рівноваги до іншого – зміщення хімічної рівноваги.

Принцип Ле Шательє (1884): якщо на систему, що перебуває в стані рівноваги, впливати ззовні, то рівновага зміщується у бік тієї реакції, що послаблює цей вплив.

Вплив концентрації на стан рівноваги

Реакція	Концентрація реагентів	Концентрація продуктів
Пряма	збільшення	зменшення
Зворотна	зменшення	збільшення