Po eni od klasifikacij, ki se uporabljajo za opis kemičnih procesov, obstajata dve vrsti nasprotnih reakcij - reverzibilna in
nepovratno. Reverzibilna reakcija se ne zaključi, t.j. nobena od snovi, ki vstopajo vanj, ni popolnoma porabljena in ne spremeni koncentracije. Takšen proces se konča z vzpostavitvijo ravnotežja ali kemičnega ravnotežja, ki ga označujemo z ⇌. Toda neposredne in povratne reakcije se nadaljujejo in nadaljujejo, ne da bi se ustavile, zato se ravnotežje imenuje dinamično ali mobilno. Začetek kemičnega ravnotežja kaže, da se reakcija naprej odvija z enako hitrostjo (V1) kot povratna (V2), V1=V2. Če sta tlak in temperatura konstantna, lahko ravnotežje v tem sistemu traja neomejeno.
Kvantitativno je kemijsko ravnotežje opisano s konstanto ravnotežja, ki je enaka razmerju konstant direktne (K1) in povratne (K2) reakcije. Lahko se izračuna po formuli: K=K1/K2. Indikatorji ravnotežne konstante bodo odvisni od sestave reaktantov intemperatura.
Premik kemičnega ravnotežja se zgodi po Le Chatelierjevem principu, ki zveni takole: "Če zunanji dejavniki delujejo na sistem, ki je v ravnotežju, se ravnotežje poruši in premakne v nasprotno smer od ta sprememba."
Razmislimo o kemijskem ravnotežju in pogojih za njegov premik na primeru tvorbe molekule amoniaka: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Upoštevajoč enačbo te reakcije ugotovimo:
- neposredna reakcija je sestavljena reakcija, ker iz 2 preprostih snovi nastane 1 kompleks (amoniak) in obratno - razpad;
- neposredna reakcija poteka s tvorbo toplote, zato je eksotermna, zato je povratna endotermna in se nadaljuje z absorpcijo toplote.
Zdaj razmislite o tej enačbi pod pogojem, da spremenite določene parametre:
- Sprememba koncentracije. Če povečamo koncentracijo začetnih snovi - dušika in vodika - in zmanjšamo količino amoniaka, se bo ravnotežje premaknilo v desno in nastalo NH3. Če ga morate premakniti v levo, povečajte koncentracijo amoniaka.
-
Zvišanje temperature bo premaknilo ravnotežje proti reakciji, pri kateri se toplota absorbira in ko se zniža, se sprosti. Torej, če se temperatura med sintezo amoniaka poveča, se bo ravnotežje premaknilo proti izhodnim produktom, t.j. levo, z znižanjem temperature pa desno, proti reakcijskemu produktu.
-
Če povečatetlaka, potem se bo ravnotežje premaknilo na stran, kjer je količina plinastih snovi manjša, in z zmanjšanjem tlaka - na stran, kjer se količina plinov povečuje. Pri sintezi NH3 iz 4 molov N2 in 3H2 dobimo 2 NH3. Torej, če se tlak poveča, se bo ravnotežje premaknilo v desno, do tvorbe NH3. Če se tlak zmanjša, se bo ravnotežje premaknilo proti izvirnim izdelkom.
kemično ravnovesje in pogoji za njegovo premik
Ugotavljamo, da je kemično ravnotežje lahko moteno s povečanjem ali zmanjševanjem:
- temperatura;
- pritisk;
- koncentracija snovi.
Ko v katero koli reakcijo vnesemo katalizator, se ravnovesje ne spremeni, t.j. kemično ravnovesje ni porušeno.
