Теория:
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.
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.
— повышение концентраций и приведёт к смещению равновесия в сторону прямой реакции (вправо), т. е. увеличится количество . К такому же результату приведёт снижение концентрации .
Понижение концентраций исходных веществ и увеличение концентрации продукта приведут к обратному результату. Равновесие сместится в сторону обратной реакции (влево), и в смеси станет больше и .
Температура
Для сдвига равновесия в сторону экзотермической реакции температуру нужно понижать, а для сдвига в сторону эндотермической — повышать.
— повышение температуры приведёт к смещению равновесия в сторону обратной реакции (влево), т. е. в реакционной смеси увеличится количество азота и водорода.
— нагревание сместит равновесие в сторону продукта реакции (вправо).
Давление
Давление влияет на равновесную систему, если в ходе реакции изменяется объём газов.
Повышение давления приводит к ускорению реакции, в которой газов становится меньше. Наоборот, снижение давления сдвигает равновесие в сторону увеличения количества газов в системе.
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.
— из \(4\) объёмов газов образуется \(2\) объёма. Значит, при повышении давления равновесие сместится в сторону продукта (вправо), а при понижении — в сторону исходных веществ (влево).
— участвует \(2\) объёма газов, образуется тоже \(2\) объёма. Изменение давления на равновесие в этой реакции влиять не будет.
— участвует \(1\) объём газа. В продуктах газов нет. Значит, при повышении давления равновесие сместится в сторону продукта (вправо), а при понижении — в сторону исходных веществ (влево).
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.