Влияние внешних факторов на состояние равновесия

На химических производствах создаются условия, при которых равновесие смещается в сторону продуктов реакции.

Смещение химического равновесия — это изменение состава равновесной системы, т. е. увеличение концентрации одних веществ и уменьшение концентрации других.

Равновесие сдвигается при изменении внешних условий. Если при этом увеличивается скорость прямой реакции и в реагирующей смеси становится больше продуктов, то говорят, что равновесие сместилось вправо. Если же возрастает скорость обратной реакции и увеличивается количество реагентов, то равновесие смещается влево.

Направление смещения равновесия определяется принципом, сформулированным французским учёным Ле Шателье.

Внешнее воздействие (изменение температуры, давления или концентраций веществ) приводит к смещению равновесия в сторону той реакции, в ходе которой это воздействие уменьшается.

Рассмотрим влияние перечисленных факторов на состояние равновесия. Используем следующие обозначения: $↑$ — повышение значения; $↓$ — снижение значения; $←$ — смещение равновесия влево, к реагентам; $→$ — смещение равновесия вправо, к продуктам реакции.

Концентрации веществ

Увеличение концентрации исходных веществ всегда смещает равновесие вправо, а увеличение концентрации продуктов реакции — влево.

Для того чтобы увеличить выход продукта, нужно добавлять реагенты и отводить из реакционной смеси образующиеся вещества.

Реакция	Изменение концентрации	Смещение равновесия
${2 SO}_{2} + O_{2} ⇄ {2 SO}_{3}$	${c (SO}_{2})$ $↑$	$→$
	${c (O}_{2})$ $↑$	$→$
	${c (SO}_{3})$ $↑$	$←$
	${c (SO}_{2})$ $↓$	$←$
	${c (O}_{2})$ $↓$	$←$
	${c (SO}_{3})$ $↓$	$→$

Температура

Для сдвига равновесия в сторону экзотермической реакции температуру нужно понижать, а для сдвига в сторону эндотермической, наоборот, — повышать.

Реакция	Изменение температуры	Смещение равновесия
$N_{2} + {3 H}_{2} ⇄ {2 NH}_{3} + Q$	$↑$	$←$
	$↓$	$→$
$N_{2} + O_{2} ⇄ 2 NO - Q$	$↑$	$→$
	$↓$	$←$

Давление

Давление влияет на равновесную систему, если в ходе реакции изменяется объём газов. Повышение давления приводит к ускорению реакции, в которой газов становится меньше. И наоборот, снижение давления сдвинет равновесие в сторону увеличения количества газов в системе. Давление не влияет на равновесие, если объёмы газов не изменяются или в реакции газы не участвуют.

В уравнениях обратимых реакций часто рядом с формулами веществ указываются их агрегатные состояния: твёрдое — $(т)$, жидкое — $(ж)$, газообразное — $(г)$.

Определяют изменение объёма газов, сравнивая коэффициенты перед их формулами.

Реакция	Изменение объёма газов	Изменение давления	Смещение равновесия
$N_{2 (г)} + {3 H}_{2 (г)} ⇄ {2 NH}_{3 (г)}$	$4V → 2V$	$↑$	$→$
		$↓$	$←$
${CO}_{2 (г)} + H_{2} O_{(ж)} ⇄ H_{2} {CO}_{3 (р - р)}$	$1V → 0$	$↑$	$→$
		$↓$	$←$
$N_{2 (г)} + O_{2 (г)} ⇄ {2 NO}_{(г)}$	$2V → 2V$	$↑$	—
		$↓$	—

Катализатор

Катализаторы ускоряют одинаково и прямую, и обратную реакции, поэтому не оказывают влияния на смещение равновесия. С помощью катализаторов можно только ускорить достижение равновесного состояния.

Предыдущая теория

Вернуться в тему

Следующее задание

Реакция	Изменение концентрации	Смещение равновесия
${2 SO}_{2} + O_{2} ⇄ {2 SO}_{3}$	${c (SO}_{2})$ \(↑\)	\(→\)
	${c (O}_{2})$ \(↑\)	\(→\)
	${c (SO}_{3})$ \(↑\)	\(←\)
	${c (SO}_{2})$ \(↓\)	\(←\)
	${c (O}_{2})$ \(↓\)	\(←\)
	${c (SO}_{3})$ \(↓\)	\(→\)

Реакция	Изменение температуры	Смещение равновесия
$N_{2} + {3 H}_{2} ⇄ {2 NH}_{3} + Q$	\(↑\)	\(←\)
	\(↓\)	\(→\)
$N_{2} + O_{2} ⇄ 2 NO - Q$	\(↑\)	\(→\)
	\(↓\)	\(←\)

Реакция	Изменение объёма газов	Изменение давления	Смещение равновесия
$N_{2 (г)} + {3 H}_{2 (г)} ⇄ {2 NH}_{3 (г)}$	\(4V → 2V\)	\(↑\)	\(→\)
		\(↓\)	\(←\)
${CO}_{2 (г)} + H_{2} O_{(ж)} ⇄ H_{2} {CO}_{3 (р - р)}$	\(1V → 0\)	\(↑\)	\(→\)
		\(↓\)	\(←\)
$N_{2 (г)} + O_{2 (г)} ⇄ {2 NO}_{(г)}$	\(2V → 2V\)	\(↑\)	—
		\(↓\)	—

2. Влияние внешних факторов на состояние равновесия

Теория: