Обратимость химических реакций

Обратимые и необратимые реакции. Факторы, влияющие на химическое равновесие

1. Обратимость химических реакций

Теория

Обычно мы рассматриваем химические реакции, считая, что реагенты полностью превращаются в новые вещества. Такие реакции существуют, их называют необратимыми. Примеры таких реакций:

взаимодействие кислот с основаниями;
реакции между растворами, если выпадает осадок;
реакции, идущие с выделением газа;
реакция горения.

Но большинство химических реакций протекает по-другому. Из реагентов образуются продукты реакции, а образовавшиеся продукты реагируют между собой и опять превращаются в исходные вещества. Такие реакции называют обратимыми.

Обратимыми называются реакции, которые в одних и тех же условиях протекают в противоположных направлениях.

В уравнениях обратимость обозначается двумя стрелками, одна реакция называется прямой, а другая — обратной. Пример:

уравнение реакции азота с водородом: $N_{2} + 3 H_{2} ⇄ 2 {NH}_{3} + Q$ ;
уравнение прямой реакции: $N_{2} + 3 H_{2} \to 2 {NH}_{3} + Q$ ;
уравнение обратной реакции: $2 {NH}_{3} \to N_{2} + 3 H_{2} - Q$ .

Примеры обратимых реакций:

$H_{2} O + {CO}_{2} ⇄ H_{2} {CO}_{3} + Q$ — углекислый газ реагирует с водой с образованием неустойчивой угольной кислоты;
$H_{2} O + {SO}_{2} ⇄ H_{2} {SO}_{3} + Q$ — в реакции оксида серы($IV$) с водой тоже образуется неустойчивая сернистая кислота;
$2 {SO}_{2} + O_{2} ⇄ 2 {SO}_{3} + Q$ — при окислении оксида серы($IV$) получается оксид серы($VI$), который разлагается на исходные вещества;
$N_{2} + O_{2} ⇄ 2 NO - Q$ — из азота и кислорода при высокой температуре образуется оксид, разлагающийся на азот и кислород.

Химическое равновесие

Известно, что скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ. В ходе реакции реагенты расходуются, прямая реакция протекает всё медленнее. Скорость обратной реакции в это же время увеличивается, так как продуктов становится всё больше. Через некоторое время скорости прямой и обратной реакций выравниваются, устанавливается химическое равновесие.

Химическое равновесие — такое состояние реагирующей смеси, при котором скорости прямой и обратной реакций равны.

Рис. $1$. Изменение скорости прямой и обратной реакций

В состоянии химического равновесия идут обе реакции, но концентрации веществ не изменяются.

Обратимость реакций и установление химического равновесия снижают выход продуктов и затрудняют получение веществ на химических производствах.

Источники:

Вернуться в тему

Следующая теория