Химическа равновесие, Krugosvet енциклопедия
химично равновесие
ХИМИЧНИ РАВНОВЕСИЕ - състояние на химическата система, в която възможни реакции, работещи с еднакви скорости в противоположни посоки. Когато химическите равновесните концентрации на реагентите, температурата и други параметри на системата не се променят с времето.
Необратими и обратими реакции.
Ако се образува изцедени разтвори на киселина и основа, сол и вода, например,
HCl + NaOH = NaCl + Н2 О и ако материалите са взети в правилните пропорции, разтворът има неутрална реакция и не е дори следи от солна киселина и натриев хидроксид. Ако някой се опитва да се проведе реакцията в разтвор между образуваната вещество - натриев хлорид и вода, след това няма промяна е намерена. В такива случаи, да кажем, че реакцията на киселината с алкален е необратима, т.е. реакция не е така. Практически необратима при стайна температура, много реакции, например,
Много реакции са обратими вече при нормални обстоятелства, това означава, че в значителна степен обратната реакцията протича. Например, ако се опитаме да неутрализира алкален воден разтвор на хипохлориста киселина е много слаба, изглежда, че неутрализиране на реакцията не отива до края, и разтворът е силно алкална среда. Това означава, че реакционната HClO + NaOH NaClO + Н 2О е обратимо, т.е. продукти от реакцията, реагират един с друг частично прехвърлени на изходното съединение. Полученият разтвор е алкален. Обратима реакция образуване естер (обратна реакция се нарича осапунване): RCOOH + R'OH RCOOR '+ Н2 О, много други процеси.
Подобно на много други концепции в областта на химията, концепцията за обратимост е до голяма степен условно. Като цяло се счита необратима реакция, след което концентрацията на изходни материали е пълна толкова малки, че те не могат да бъдат открити (разбира се, това зависи от чувствителността на методите за анализ). Когато условия промени (особено температура и налягане) необратима реакция може да бъде обратим и обратно. По този начин, при атмосферно налягане и температури под 1000 ° С, реакцията 2Н2 + O2 = 2Н2 О все още може да се счита необратимо, докато при температура 2500 ° С и над водата дисоциира на водород и кислород от около 4%, и при температура от 3000 ° С - вече при 20%.
В края на 19-ти век. Немски химик Макс Bodenshteyn (1871-1942) проучен подробно процесите на образуване и термичната дисоциация на йодоводород: H2 + I2 2HI. Чрез промяна на температурата, може да се постигне само преференциално линия поток или само обратната реакция, но като цяло, двете реакции са едновременно в противоположни посоки. Такива примери са много. Един от известните - синтеза реакцията амоняк 3H2 + N2 2NH3; и много други обратими реакции, например, окисление на серен диоксид 2SO2 + O2 2SO3. взаимодействие на органични киселини с алкохоли, и т.н.
Скоростта на реакцията и баланс.
Да предположим, че има обратима реакция А + BC + D. Ако приемем, че прави и обратни реакции се провеждат в един етап, процентът на тези реакции ще бъде право пропорционална на концентрацията на реагентите: скоростта на директна реакция v1 = k1 [A] [В], V2 обратна скорост на реакцията = k2 [C] [D] (скоби означават моларната концентрация на реагентите). Може да се види, че потокът от директен концентрация взаимодействие на изходните съединения А и В са намалени съответно намалява и скоростта на реакцията напред. Скоростта на обратна реакция, че при първоначалното време е нула (няма продукти С и D) се увеличава постепенно. Рано или късно ще дойде време, когато скоростта на движение напред и назад реакции стават равни. След това, концентрацията на всички вещества - А, В, С и D не варират с времето. Това означава, че реакцията достига равновесното положение и концентрациите на веществата, които не променят с течение на времето се нарича равновесието. Но, за разлика от механичната равновесието в който спира всички движения на химически равновесие, и двете реакции - както преки, така и обратно - продължавай, но скоростите им са равни, и така изглежда, че няма промяна в системата се случва.
Докаже, преминаващ напред и назад реакции след достигане на равновесие може да бъде най-различни начини. Например, ако смес от водород, азот и амоняк, който е в положение на равновесие, да се въведе малко изотоп на водород - деутерий D2. веднага след това чувствителен анализ открива наличието на атомите на деутерия в молекулите на амоняк. Обратно, ако се въвежда в системата малко деутериран амоняк NH2 D, деутерия веднага ще се появи в изходните материали под формата на HD, и D2 молекули. Друг забележителен експеримент се провежда в Министерството на Московския държавен университет по химия. Сребърният плочата се поставя в разтвор на сребърен нитрат, при което не се наблюдава промяна. След това ние въведохме малко количество радиоактивни сребърни йони в разтвор, след което среброто плоча е радиоактивен. Това радиоактивност не може да "измие" или изплакване на плаката с вода или промиване със солна киселина. Само офорт азотна киселина или механична обработка на повърхността с фина шкурка което го прави неактивен. За да се обясни този експеримент може да бъде еднозначно: между метала и разтворът непрекъснато се обменя сребърни атома, т.е. системата е обратима реакция Ag (S) - д - = Ag +. Следователно, добавянето на радиоактивни йони Ag +, към разтвор доведе до тяхното "изпълнение" в записа във формата на електронеутрални но все още радиоактивни атоми.
По този начин, не само са равновесие химични реакции между газове или разтвори, но също така и на процесите на разтваряне на метали, утайки. Например, твърдите разтвори най-бързо, ако се поставят в чист разтворител, когато системата е далеч от равновесие, в този случай - с наситен разтвор. Постепенно, скоростта на разтваряне намалява, и едновременно с това увеличава скоростта обратен процес - преходен материал от разтвор в кристална утайка. Когато разтворът се насища, системата достигне равновесно състояние, скоростта на разтваряне и кристализация са равни, и теглото на утайката с време не се променя.
Равновесната константа.
Най-важният параметър характеризиращи обратим химическа реакция - Константа на равновесие К. Ако записа за разглеждания обратима реакция + DC + D равно състояние скорости на права и обратна реакция в състояние на равновесие - k1 [А] се равнява [B] екв = k2 [С] до [ D] екв. където [С] се равнява на [D] екв / [А] се равнява [B] екв = k1 / k2 = К стойност К е равновесната константа на химическата реакция.