Вопрос № 8. Химическое равновесие. Его динамический хар-р. Константа хим равновесия. Сдвиг хим равновесия (принцип Ле-Шателье).

Химическое равновесие. Такое состояние системы, когда в ней протекают два противоположно направленных химических процесса с одинаковой скоростью, называется состоянием химического равновесия.Условие равенства скоростей прямого и обратного процессов для реакции Н₂ + I₂ 2HI можно записать в виде k1c(Н₂)c(I₂) = k2c(HI)²  k1/k2 = c(HI)² / c(Н₂)c(I₂). k1/k2 = К = const

Константа К, отражающая соотношение концентраций компонентой обратимой реакции в состонии химического равновесия, называется константой равновесия. Константа равновесия — важнейшая характеристика химического взаимодействия. Ее величина позволяет судить о полноте протекания реакции. Для необратимости реакций (протекающих до конца) К →  поскольку равновесная концентрация продуктов реакции намного превышает концентрацию исходных веществ. Если К → 0, то это свидетельствует о практически полном отсутствии взаимодействия в прямом направлении.

Если состояние с-мы неизменно во времени, но при изменении внеш условий в с-ме происходит необратимый процесс, то такое состояние называется ложным равновесием. Истинное хим равновесие неизменно во времени в отсутствие внеш воздействий, но и после воздействия с-ма может вернутся в прежнее состояние.

Хим равновесие имеет динамический хар-р. Скорость р-ции (число частиц, образующихся в единицу времени и единице объема) в прямом направлении равна скорости р-ции в обратном направлении. В условиях хим равновесия концентрации исходных в-в и продуктов р-ции не изменяются во времени и наз равновесными [ ].

Принцип Ле-Шателье. При внешнем воздействии на систему происходит смещение химического равновесия, т.е. изменяются равновесые концентрации исходных веществ и продуктов реакции. Если в результате внешнего воздействия увеличиваются равновесные концентрации продуктов реакции, то говорят о смещении равновесия вправо. Если вследствие внешнего воздействия увеличиваются равновесные концентрации исходных веществ, то говорят о смещении равновесия влево.

Характер смещения под влиянием внешних воздействий можно прогнозировать, применяя принцип Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в таком направлении, которое ослабляет внешнее воздействие. Принцип Ле Шателье следует из закона действующих масс. Если

система находится при постоянной температуре, то константа равновесия при внешних воздействиях остается постоянной. Поэтому любое изменение равновесных концентраций (парциальных давлений) одного или нескольких веществ должно приводить к такому изменению равновесных концентраций (парциальных давлений) других веществ, чтобы соблюдалось постоянство константы равновесия. СН₄ + 2Н₂О(г) = СО₂ + 4Н₂ Кр = [СО₂] [Н₂]⁴/[СН₄] [Н₂О]²

1. Влияние концентраций (парциальных давлений) компонентов системы. Если, например, в систему добавить метан, т.е. увеличить его концентрацию, то равновесие системы нарушается. При этом ускорится прямая реакция, что приведет к увеличению концентрации продуктов реакции и уменьшению концентрации водяного пара, т.е. равновесие смещается вправо. Процесс будет протекать до тех пор, пока не установится новое равновесие. Новые равновесные концентрации всех компонентов будут такими, чтобы соотношение между ними, определяемое константой равновесия, оставалось постоянным. Если в систему ввести дополнительное количество диоксида углерода, то в соответствии с принципом Ле Шателье равновесие сместится влево.

2. Влияние общего давления в системе. Если в результате р-ции изменяется число молей газообразных веществ, то изменение общего давления в системе вызывает смещение равновесия. В соответствии с принципом Ле Шателье увеличение общего давления в системе вызывает смещение равновесия в сторону уменьшения числа молей газообразных в-в, т.е. в сторону уменьшения давления. Для рассматриваемой, реакции увеличение давления должно смещать равно весие влево.

3. Влияние температуры. С увеличением температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакций, т.е. реакций, протекание которых обеспечивает поглощение теплоты. Повышение температуры вызывает увеличение константы равновесия, а соответственно возрастают отношения концентраций продуктов реакции к концентрациям исходных веществ, т.е. равновесие смещается в сторону эндотермических реакций. Например, увеличение температуры вызывает смещение равновесия р-ции в правую сторону.