ქიმიური რეაქციები ხშირად ბოლომდე მიდის, ე.ი. საწყისი პროდუქტები მთლიანად მოიხმარება ქიმიური რეაქციის დროს და წარმოიქმნება ახალი ნივთიერებები - რეაქციის პროდუქტები. ასეთი რეაქციები მიდის მხოლოდ ერთი მიმართულებით - პირდაპირი რეაქციის მიმართულებით.

შეუქცევადი რეაქციები- რეაქციები, რომლებშიც საწყისი ნივთიერებები მთლიანად გარდაიქმნება რეაქციის საბოლოო პროდუქტებად.

შეუქცევადი რეაქციები ხდება სამ შემთხვევაში, თუ:

1) წარმოიქმნება უხსნადი ნივთიერება, ე.ი. ილექება .

Მაგალითად:

BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 + 2HCl - ეს არის მოლეკულური განტოლება

ახლა მოდით დავწეროთ თითოეული მოლეკულა იონებად, გარდა იმ ნივთიერებისა, რომელიც დალექილა (იონების მუხტებისთვის იხილეთ ცხრილი „ჰიდროქსიდების და მარილების ხსნადობა“ სახელმძღვანელოს ბოლო ფოთოლზე).

ჩვენ გავაუქმებთ იგივე იონებს განტოლების მარჯვენა და მარცხენა მხარეს და ვწერთ იმ იონებს, რომლებიც რჩება:

ბა	2+	+	ᲘᲡᲔ	2−	→	BaSO4 ↓	არის მოკლე იონური განტოლება
	4

ამრიგად, შემოკლებული იონური განტოლების მიხედვით ჩანს, რომ ნალექი წარმოიქმნება ბარიუმის (Ba 2+) და სულფატის იონებისგან (SO 4 2). –).

2) წარმოიქმნება აირისებრი ნივთიერება, ე.ი. გაზი გამოიყოფა:

Მაგალითად:

Na 2 S + 2HCl → 2NaCl + H 2 S - მოლეკულური განტოლება

2Na + + S 2− + 2H + + 2Cl − → 2 Na + + 2 Cl − + H 2 S - სრული იონური განტოლება

S 2− + 2H + → H 2 S - მოკლე იონური განტოლება

3) ჩამოყალიბდა წყალი:

მაგალითად:

KOH + HNO 3 → KNO 3 + H 2 O - მოლეკულური განტოლება

K + + OH - + H + + NO 3 - → K + + NO 3 - + H 2 O - სრული იონური განტოლება

OH - + H + → H 2 O - მოკლე იონური განტოლება

თუმცა, არ არის ამდენი შეუქცევადი რეაქცია; რეაქციების უმეტესობა მიმდინარეობს ორი მიმართულებით (ახალი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით და პირიქით, ახალი ნივთიერებების საწყისი რეაქციის პროდუქტებად დაშლის მიმართულებით), ე.ი. შექცევადია.

შექცევადი რეაქციები- ქიმიური რეაქციები, რომლებიც მიმდინარეობს ორი საპირისპირო მიმართულებით - წინ და უკან.

მაგალითად: წყალბადისგან ამიაკის წარმოქმნის რეაქცია(H 2 ) და აზოტი(N 2) მიჰყვება რეაქციას:

3H 2 + N 2 → 2NH 3

და შედეგად ამიაკის მოლეკულები იშლება H 2 და N 2 (ანუ საწყისი მასალებისთვის):

2NH 3 → 3H 2 + N 2, ასე რომ ამ ორი რეაქციის ჯამი არის: 3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (ისარი ↔ აჩვენებს რეაქციას ორი მიმართულებით).

შექცევად რეაქციებში დგება მომენტი, როდესაც წინა რეაქციის სიჩქარე (ახალი ნივთიერებების წარმოქმნის სიჩქარე) უდრის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარეს (ახალი ნივთიერებებისგან საწყისი რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის სიჩქარე) - ხდება წონასწორობა. .

ქიმიური წონასწორობა- ქიმიურად შექცევადი პროცესის მდგომარეობა, რომელშიც წინა რეაქციის სიჩქარე უდრის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარეს.

ქიმიური წონასწორობა დინამიურია (ანუ მობილური), რადგან როდესაც ეს ხდება, რეაქცია არ ჩერდება, მაგრამ მხოლოდ ნივთიერებების კონცენტრაცია არ იცვლება. ეს ნიშნავს, რომ წარმოქმნილი ახალი ნივთიერებების რაოდენობა უდრის ორიგინალური ნივთიერებების რაოდენობას. მუდმივი ტემპერატურისა და წნევის დროს, შექცევად რეაქციაში წონასწორობა შეიძლება შენარჩუნდეს განუსაზღვრელი ვადით.

პრაქტიკაში (ლაბორატორიაში, წარმოებაში) ყველაზე ხშირად დაინტერესებულია პირდაპირი რეაქციების ნაკადით.

შესაძლებელია შექცევადი სისტემის წონასწორობის შეცვლა ერთ-ერთი წონასწორობის პირობის (კონცენტრაცია, ტემპერატურა ან წნევა) შეცვლით.

ქიმიური წონასწორობის ცვლილების კანონი (Le Chatelier პრინციპი):თუ წონასწორობის სისტემაზე მოქმედებს წონასწორობის ერთ-ერთი პირობის შეცვლით, მაშინ ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა გადაინაცვლებს ამ ეფექტის შემცირების მიმართულებით.

1) როდის რეაგენტების კონცენტრაციის გაზრდა, წონასწორობა ყოველთვის მარჯვნივ გადადის - პირდაპირი რეაქციის (ანუ ახალი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით).

2) როდის წნევის მატებასისტემის შეკუმშვით და, შესაბამისად, რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდით (მხოლოდ აირის მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებებისთვის), სისტემის წონასწორობა გადადის გაზის მოლეკულების უფრო მცირე რაოდენობისკენ.

3) როდის ტემპერატურის მატებაბალანსის ცვლილებები:

ა) ენდოთერმული რეაქციით (რეაქცია, რომელიც მიმდინარეობს სითბოს შთანთქმით) - მარჯვნივ (პირდაპირი რეაქციის მიმართულებით);

ბ) ეგზოთერმული რეაქციის დროს (სითბოს გამოყოფით მიმდინარე რეაქცია) - მარცხნივ (საპირისპირო რეაქციის მიმართულებით).

4) როდის ტემპერატურის დაწევაბალანსის ცვლილებები:

ა) ენდოთერმული რეაქციით (სითბოს შთანთქმით მიმდინარე რეაქცია) - მარცხნივ (საპირისპირო რეაქციის მიმართულებით);

ბ) ეგზოთერმულ რეაქციაში (რეაქცია, რომელიც მიმდინარეობს სითბოს გამოყოფით) – მარჯვნივ (პირდაპირი რეაქციის მიმართულებით).

წერილობით ენდოთერმული რეაქციები აღინიშნება რეაქციის ბოლოს ნიშნით „+ Q“ ან

„∆H > 0“, ეგზოთერმული - ნიშანი რეაქციის ბოლოს „− Q“ ან „∆H< 0».

მაგალითად: მოდით გავაანალიზოთ, სად გადადის სისტემაში წონასწორობა:

2NO 2 (გ) ↔ 2NO (გ) + O 2 (გ) + Q

ა) რეაგენტების კონცენტრაციის მატება

ბ) ტემპერატურის შემცირება

გ) ტემპერატურის მომატება

დ) წნევის მატება

გადაწყვეტილება:

ა) რეაქციაში მყოფი ნივთიერებების კონცენტრაციის მატება - წონასწორობა მარჯვნივ გადადის (რადგან მასის მოქმედების კანონის მიხედვით, რაც მეტია ნივთიერებების კონცენტრაცია, მით უფრო მაღალია რეაქციის სიჩქარე);

ბ) ტემპერატურის დაქვეითება (რადგან რეაქცია ენდოთერმულია) – გადანაცვლება მარცხნივ;

გ) ტემპერატურის მატება - მარჯვნივ გადანაცვლება;

რეაქციების ტიპების მრავალრიცხოვან კლასიფიკაციას შორის, მაგალითად, ის, რაც განისაზღვრება თერმული ეფექტით (ეგზოთერმული და ენდოთერმული), ნივთიერებების დაჟანგვის მდგომარეობების ცვლილებებით (რედოქსი), მათში ჩართული კომპონენტების რაოდენობით (დაშლა, ნაერთები. ), და ასე შემდეგ, რეაქციები, რომლებიც წარმოიქმნება ორი ურთიერთ მიმართულებით, სხვაგვარად ე.წ შექცევადი . შექცევადი რეაქციების ალტერნატივა არის რეაქციები შეუქცევადი, რომლის დროსაც წარმოიქმნება საბოლოო პროდუქტი (ნალექი, აირისებრი ნივთიერება, წყალი). ეს რეაქციები მოიცავს შემდეგს:

მარილის ხსნარებს შორის გაცვლითი რეაქციები, რომლის დროსაც წარმოიქმნება უხსნადი ნალექი - CaCO 3:

Ca (OH) 2 + K 2 CO 3 → CaCO 3↓ + 2KOH (1)

ან აირისებრი ნივთიერება - CO 2:

3 K 2 CO 3 + 2H 3 RO 4 → 2K 3 RO 4 + 3 CO 2+ 3H 2 O (2)

ან მიიღება ცუდად დისოცირებული ნივთიერება - H 2 O:

2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2 H2ო(3)

თუ განვიხილავთ შექცევად რეაქციას, მაშინ ის მიმდინარეობს არა მხოლოდ წინა მიმართულებით (რეაქციებში 1,2,3 მარცხნიდან მარჯვნივ), არამედ საპირისპირო მიმართულებით. ასეთი რეაქციის მაგალითია ამიაკის სინთეზი აირისებრი ნივთიერებებისგან - წყალბადი და აზოტი:

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (4)

ამრიგად, ქიმიურ რეაქციას შექცევადს უწოდებენ, თუ ის მიმდინარეობს არა მხოლოდ წინ (→), არამედ საპირისპირო მიმართულებით (←). და მითითებულია სიმბოლოთი (↔).

ამ ტიპის რეაქციის მთავარი მახასიათებელია ის, რომ რეაქციის პროდუქტები წარმოიქმნება საწყისი მასალებისგან, მაგრამ ამავე დროს, საწყისი რეაგენტები წარმოიქმნება იგივე პროდუქტებისგან, პირიქით. თუ განვიხილავთ რეაქციას (4), მაშინ დროის შედარებით ერთეულში, ერთდროულად ორი მოლი ამიაკის წარმოქმნასთან ერთად, ისინი დაიშლება სამი მოლი წყალბადის და ერთი მოლი აზოტის წარმოქმნით. მოდი ავღნიშნოთ პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე (4) სიმბოლოთ V 1, მაშინ ამ სიჩქარის გამოხატულება მიიღებს ფორმას:

V 1 = kˑ [Н 2 ] 3 ˑ , (5)

სადაც "k"-ის მნიშვნელობა განისაზღვრება, როგორც მოცემული რეაქციის სიჩქარის მუდმივი, [H 2 ] 3-ის მნიშვნელობები და შეესაბამება საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციებს, რომლებიც ამაღლებულია რეაქციის განტოლების კოეფიციენტების შესაბამის ხარისხებამდე. შექცევადობის პრინციპის შესაბამისად, საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მიიღებს გამოხატულებას:

V 2 = kˑ 2 (6)

დროის საწყის მომენტში პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე იღებს მაქსიმალურ მნიშვნელობას. მაგრამ თანდათან მცირდება საწყისი რეაგენტების კონცენტრაცია და რეაქციის სიჩქარე ნელდება. ამავდროულად, საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე იწყებს ზრდას. როდესაც წინა და საპირისპირო რეაქციების სიხშირე ხდება იგივე (V 1 \u003d V 2), მოდის წონასწორობის მდგომარეობა , რომლის დროსაც არ არის ცვლილება როგორც საწყისი, ასევე წარმოქმნილი რეაგენტების კონცენტრაციებში.

უნდა აღინიშნოს, რომ ზოგიერთი შეუქცევადი რეაქცია არ უნდა იქნას მიღებული სიტყვასიტყვით. მოვიყვანოთ ლითონის მჟავასთან ურთიერთქმედების ყველაზე ხშირად მოხსენიებული რეაქციის მაგალითი, კერძოდ, თუთია მარილმჟავასთან:

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 (7)

სინამდვილეში, თუთია მჟავაში გახსნისას წარმოქმნის მარილს: თუთიის ქლორიდს და წყალბადის გაზს, მაგრამ გარკვეული დროის შემდეგ პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე ნელდება, რადგან მარილის კონცენტრაცია იზრდება ხსნარში. როდესაც რეაქცია პრაქტიკულად შეჩერდება, თუთიის ქლორიდთან ერთად ხსნარში იქნება მარილმჟავას გარკვეული რაოდენობა, ამიტომ რეაქცია (7) უნდა იყოს შემდეგი სახით:

2Zn + 2HCl = 2ZnНCl + H 2 (8)

ან Na 2 SO 4 და BaCl 2 ხსნარების ჩამოსხმის შედეგად მიღებული უხსნადი ნალექის წარმოქმნის შემთხვევაში:

Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl (9)

ნალექი BaSO 4 მარილი, თუმცა მცირე რაოდენობით, დაიშლება იონებად:

BaSO 4 ↔ Ba 2+ + SO 4 2- (10)

ამრიგად, შეუქცევადი და შეუქცევადი რეაქციების ცნებები შედარებითია. მიუხედავად ამისა, როგორც ბუნებაში, ასევე ადამიანების პრაქტიკულ საქმიანობაში, ამ რეაქციებს დიდი მნიშვნელობა აქვს. მაგალითად, ნახშირწყალბადების ან უფრო რთული ორგანული ნივთიერებების წვის პროცესები, როგორიცაა ალკოჰოლი:

CH 4 + O 2 \u003d CO 2 + H 2 O (11)

2C 2 H 5 OH + 5O 2 \u003d 4CO 2 + 6H 2 O (12)

სრულიად შეუქცევადი პროცესებია. კაცობრიობის ბედნიერ ოცნებად ჩაითვლებოდა, თუ რეაქციები (11) და (12) შექცევადი იქნებოდა! მაშინ შესაძლებელი იქნებოდა გაზის და ბენზინის და ალკოჰოლის სინთეზირება CO 2-დან და H 2 O-დან ისევ! მეორეს მხრივ, შექცევადი რეაქციები, როგორიცაა (4) ან გოგირდის დიოქსიდის დაჟანგვა:

SO 2 + O 2 ↔ SO 3 (13)

უმთავრესები არიან ამონიუმის მარილების, აზოტმჟავას, გოგირდმჟავას და სხვ., როგორც არაორგანული, ისე ორგანული ნაერთების წარმოებაში. მაგრამ ეს რეაქციები შექცევადია! ხოლო საბოლოო პროდუქტების მისაღებად: NH 3 ან SO 3, საჭიროა ისეთი ტექნოლოგიური მეთოდების გამოყენება, როგორიცაა: რეაგენტების კონცენტრაციების შეცვლა, წნევის შეცვლა, ტემპერატურის გაზრდა ან შემცირება. მაგრამ ეს უკვე იქნება შემდეგი თემის საგანი: „ქიმიური წონასწორობის გადაადგილება“.

blog.site, მასალის სრული ან ნაწილობრივი კოპირებით, საჭიროა წყაროს ბმული.

განმარტება

Ქიმიური რეაქციაეწოდება ნივთიერებების ტრანსფორმაციას, რომლებშიც ხდება მათი შემადგენლობის და (ან) სტრუქტურის ცვლილება.

რეაქცია შესაძლებელია ენერგიისა და ენტროპიის ფაქტორების ხელსაყრელი თანაფარდობით. თუ ეს ფაქტორები ერთმანეთს აბალანსებს, სისტემის მდგომარეობა არ იცვლება. ასეთ შემთხვევებში ამბობენ, რომ სისტემები წონასწორობაშია.
ქიმიურ რეაქციებს, რომლებიც ერთი მიმართულებით მიმდინარეობს, შეუქცევადს უწოდებენ. ქიმიური რეაქციების უმეტესობა შექცევადია. ეს ნიშნავს, რომ ერთსა და იმავე პირობებში ხდება როგორც წინა, ასევე საპირისპირო რეაქციები (განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე დახურულ სისტემებს ეხება).

სისტემის მდგომარეობას, რომელშიც წინა რეაქციის სიჩქარე უდრის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარეს, ეწოდება ქიმიური წონასწორობა. . ამ შემთხვევაში რეაგენტებისა და რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაცია უცვლელი რჩება (ბალანსის კონცენტრაცია).

წონასწორობის მუდმივი

განვიხილოთ რეაქცია ამიაკის მისაღებად:

N 2 (გ) + 3H 2 (გ) ↔ 2 NH 3 (გ)

მოდით დავწეროთ გამონათქვამები პირდაპირი (1) და საპირისპირო (2) რეაქციების სიჩქარის გამოსათვლელად:

1 = k 1 [ H 2 ] 3

2 = k 2 2

წინა და საპირისპირო რეაქციების სიხშირე ტოლია, ამიტომ შეგვიძლია დავწეროთ:

k 1 3 = k 2 2

k 1 / k 2 = 2 / 3

ორი მუდმივის თანაფარდობა არის მუდმივი. წონასწორობის მუდმივი არის წინა და საპირისპირო რეაქციების სიჩქარის მუდმივების თანაფარდობა.

K = 2/3

ზოგადად, წონასწორობის მუდმივი არის:

mA + nB ↔ pC + qD

K = [C] p [D] q / [A] m [B] n

წონასწორობის მუდმივი არის რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციების პროდუქტების თანაფარდობა, რომლებიც ტოლია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტების ტოლფასი საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციების ნამრავლთან, რომლებიც ტოლია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტების ტოლი სიმძლავრეებით.

თუ K გამოიხატება წონასწორული კონცენტრაციების მიხედვით, მაშინ K s ყველაზე ხშირად აღინიშნება. ასევე შესაძლებელია გაზების K გამოთვლა მათი ნაწილობრივი წნევის მიხედვით. ამ შემთხვევაში K აღინიშნება როგორც K p. არსებობს კავშირი K s-სა და K p-ს შორის:

K p \u003d K c × (RT) Δn,

სადაც Δn არის აირების ყველა მოლის რაოდენობის ცვლილება რეაგენტებიდან პროდუქტებზე გადასვლისას, R არის გაზის უნივერსალური მუდმივი.

K დამოუკიდებელია კონცენტრაციისგან, წნევისგან, მოცულობისა და კატალიზატორის არსებობისგან და დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და რეაგენტების ბუნებაზე. თუ K 1-ზე ბევრად ნაკლებია, მაშინ ნარევში მეტი საწყისი ნივთიერებაა, ხოლო 1-ზე ბევრად მეტის შემთხვევაში ნარევში მეტი პროდუქტია.

ჰეტეროგენული წონასწორობა

განვიხილოთ რეაქცია

CaCO 3 (ტელევიზორი) ↔ CaO (ტელევიზია) + CO 2 (გ)

წონასწორობის მუდმივის გამოხატულება არ მოიცავს მყარი ფაზის კომპონენტების კონცენტრაციებს, შესაბამისად

ქიმიური წონასწორობა ხდება სისტემის ყველა კომპონენტის თანდასწრებით, მაგრამ წონასწორობის მუდმივი არ არის დამოკიდებული მყარ ფაზაში არსებული ნივთიერებების კონცენტრაციაზე. ქიმიური წონასწორობა დინამიური პროცესია. K გვაწვდის ინფორმაციას რეაქციის მიმდინარეობის შესახებ, ხოლო ΔG - მისი მიმართულების შესახებ. ისინი დაკავშირებულია ერთმანეთთან:

ΔG 0 = -R × T × lnK

ΔG 0 = -2,303 × R × T × lgK

ქიმიური წონასწორობის ცვლილება. ლე შატელიეს პრინციპი

ტექნოლოგიური პროცესების თვალსაზრისით, შექცევადი ქიმიური რეაქციები არ არის მომგებიანი, ვინაიდან აუცილებელია იცოდეთ, როგორ გაზარდოთ რეაქციის პროდუქტის გამოსავლიანობა, ე.ი. აუცილებელია ვისწავლოთ როგორ გადავიტანოთ ქიმიური წონასწორობა რეაქციის პროდუქტებისკენ.

განვიხილოთ რეაქცია, რომელშიც აუცილებელია ამიაკის მოსავლიანობის გაზრდა:

N 2 (გ) + 3H 2 (გ) ↔ 2NH 3 (გ), ΔН< 0

იმისათვის, რომ წონასწორობა გადაიტანოს პირდაპირი ან საპირისპირო რეაქციის მიმართულებით, საჭიროა გამოიყენოს ლე შატელიეს პრინციპი: თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე გავლენას ახდენს რაიმე ფაქტორი გარედან (ტემპერატურის, წნევის, მოცულობის, ნივთიერებების კონცენტრაციის ზრდა ან შემცირება), მაშინ სისტემა ეწინააღმდეგება ამ ეფექტს.

მაგალითად, თუ წონასწორობის სისტემაში ტემპერატურა გაიზარდა, მაშინ 2 შესაძლო რეაქციისგან ერთი წავა, რომელიც იქნება ენდოთერმული; თუ გაზრდით წნევას, მაშინ წონასწორობა გადაინაცვლებს რეაქციისკენ ნივთიერებების დიდი რაოდენობით მოლებთან; თუ სისტემაში მოცულობა მცირდება, მაშინ წონასწორობის ცვლა მიმართული იქნება წნევის მატებაზე; თუ ერთ-ერთი საწყისი ნივთიერების კონცენტრაცია გაიზარდა, მაშინ 2 შესაძლო რეაქციისგან ერთი წავა, რაც გამოიწვევს პროდუქტის წონასწორობის კონცენტრაციის შემცირებას.

ასე რომ, განხილულ რეაქციასთან დაკავშირებით, ამიაკის მოსავლიანობის გაზრდის მიზნით, საჭიროა საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა; შეამცირეთ ტემპერატურა, რადგან პირდაპირი რეაქცია ეგზოთერმულია, გაზარდეთ წნევა ან შეამცირეთ მოცულობა.

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

ყველა ქიმიური რეაქცია შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად: შეუქცევადი და შექცევადიე რეაქციები. შეუქცევადი რეაქციებიმიედინება ბოლომდე (ერთ-ერთი რეაგენტის სრულ მოხმარებამდე) და შიგნით შექცევადიარცერთი რეაგენტი არ არის მთლიანად მოხმარებული, რადგან შექცევადი რეაქცია შეიძლება მიმდინარეობდეს როგორც წინ, ასევე საპირისპირო მიმართულებით.

შეუქცევადი რეაქციის მაგალითი:

Zn + 4HNO 3 → Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

შექცევადი რეაქციის მაგალითი:

თავდაპირველად, სწრაფი რეაქციის სიჩქარე ვ pr დიდია და საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე ვ vol უდრის ნულს

წინა და საპირისპირო რეაქციების სიჩქარის დამოკიდებულება დროზე τ. როდესაც ეს სიჩქარე ტოლია, ქიმიური წონასწორობა ხდება.

რეაქციის მიმდინარეობისას საწყისი მასალები მოიხმარება და მათი კონცენტრაცია ეცემა. ამავდროულად, ჩნდება რეაქციის პროდუქტები, იზრდება მათი კონცენტრაცია. შედეგად, საპირისპირო რეაქცია იწყება და მისი სიჩქარე თანდათან იზრდება. როდესაც წინა და საპირისპირო რეაქციების სიჩქარე თანაბარი ხდება, ქიმიური წონასწორობა ხდება. ის დინამიურია, რადგან, მიუხედავად იმისა, რომ ნივთიერებების კონცენტრაცია სისტემაში რჩება მუდმივი, რეაქცია გრძელდება როგორც წინა, ისე საპირისპირო მიმართულებით.

თუ თანაბარი ვზე ვშესახებ შესაძლებელია მათი გამონათქვამების გათანაბრება მასების მოქმედების კანონის მიხედვით *. მაგალითად, წყალბადის იოდთან შექცევადი ურთიერთქმედებისთვის:

კ pr ··= კტომი 2 ან

დამოკიდებულება სწრაფი და საპირისპირო რეაქციების სიჩქარის მუდმივები (კ) წონასწორობის მუდმივი ეწოდება. მუდმივ ტემპერატურაზე წონასწორობის მუდმივი არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც აჩვენებს თანაფარდობას პროდუქტების კონცენტრაციებსა და საწყის ნივთიერებებს შორის, რომელიც დადგენილია წონასწორობის დროს. ღირებულება კდამოკიდებულია რეაგენტების ბუნებაზე და ტემპერატურაზე.

სისტემა წონასწორობის მდგომარეობაშია, სანამ გარე პირობები მუდმივია. რეაქციაში მონაწილე რომელიმე ნივთიერების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად წონასწორობა გადადის ამ ნივთიერების მოხმარებისკენ; როდესაც რომელიმე ნივთიერების კონცენტრაცია მცირდება, წონასწორობა გადადის ამ ნივთიერების წარმოქმნისკენ.

ქიმიურ რეაქციებს, რომლებიც ერთი და იგივე მიმართულებით მიმდინარეობს, ეწოდება შეუქცევადი.

ქიმიური პროცესების უმეტესობაა შექცევადი. ეს ნიშნავს, რომ ერთსა და იმავე პირობებში ხდება როგორც წინა, ასევე საპირისპირო რეაქციები (განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე დახურულ სისტემებს ეხება).

Მაგალითად:

ა) რეაქცია

ღია სისტემაში შეუქცევადი;

ბ) იგივე რეაქცია

დახურულ სისტემაში შექცევადი.

ქიმიური წონასწორობა

მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ შექცევადი რეაქციების დროს მიმდინარე პროცესები, მაგალითად, პირობითი რეაქციისთვის:

მასობრივი მოქმედების კანონზე დაყრდნობით წინა რეაქციის სიჩქარე:

იმის გამო, რომ A და B ნივთიერებების კონცენტრაცია დროთა განმავლობაში მცირდება, ასევე მცირდება სწრაფი რეაქციის სიჩქარე.

რეაქციის პროდუქტების გამოჩენა ნიშნავს საპირისპირო რეაქციის შესაძლებლობას და დროთა განმავლობაში იზრდება C და D ნივთიერებების კონცენტრაცია, რაც იმას ნიშნავს, რომ ზურგის რეაქციის სიჩქარე.

ადრე თუ გვიან, მიიღწევა მდგომარეობა, რომელშიც წინა და საპირისპირო რეაქციების სიხშირე თანაბარი გახდება = .

სისტემის მდგომარეობას, რომელშიც წინა რეაქციის სიჩქარე უდრის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარეს, ეწოდება ქიმიური წონასწორობა.

ამ შემთხვევაში რეაგენტებისა და რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაცია უცვლელი რჩება. მათ წონასწორულ კონცენტრაციებს უწოდებენ. მაკრო დონეზე, როგორც ჩანს, ზოგადად არაფერი იცვლება. მაგრამ სინამდვილეში, როგორც პირდაპირი, ისე საპირისპირო პროცესები გრძელდება, მაგრამ იგივე სიჩქარით. ამიტომ, სისტემაში ასეთ წონასწორობას უწოდებენ მობილურს და დინამიურს.

ნივთიერების წონასწორული კონცენტრაციები აღვნიშნოთ როგორც [A], [B], [C], [D]. შემდეგ რადგან = , k 1 [A] α [B] β = k 2 [C] γ [D] δ , სად

სადაც α, β, γ, δ არის მაჩვენებლები, შექცევად რეაქციაში კოეფიციენტების ტოლია; K ტოლია - ქიმიური წონასწორობის მუდმივი.

მიღებული გამოხატულება რაოდენობრივად აღწერს წონასწორობის მდგომარეობადა წონასწორული სისტემებისთვის მასის მოქმედების კანონის მათემატიკური გამოხატულებაა.

მუდმივ ტემპერატურაზე წონასწორობის მუდმივია მნიშვნელობა მუდმივია მოცემული შექცევადი რეაქციისთვის. იგი გვიჩვენებს თანაფარდობას რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციებს (მრიცხველი) და საწყისი მასალების (მნიშვნელი) შორის, რომელიც დადგენილია წონასწორობის დროს.

წონასწორობის მუდმივები გამოითვლება ექსპერიმენტული მონაცემებიდან, საწყისი მასალების და რეაქციის პროდუქტების წონასწორული კონცენტრაციების განსაზღვრით გარკვეულ ტემპერატურაზე.

წონასწორობის მუდმივი მნიშვნელობა ახასიათებს რეაქციის პროდუქტების გამოსავლიანობას, მისი კურსის სისრულეს. თუ თქვენ მიიღებთ K »1, ეს ნიშნავს, რომ წონასწორობაში [C] γ [D] δ » [A] α [B] β ე.ი. რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაცია ჭარბობს საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციებს და რეაქციის პროდუქტების გამოსავლიანობა დიდია.

როდესაც K უდრის ≈ 1-ს, რეაქციის პროდუქტების გამოსავლიანობა შესაბამისად მცირეა. მაგალითად, ძმარმჟავას ეთილის ეთერის ჰიდროლიზის რეაქციისთვის

წონასწორობის მუდმივი:

20 °C ტემპერატურაზე მას აქვს 0.28 (ანუ 1-ზე ნაკლები) მნიშვნელობა.

ეს ნიშნავს, რომ ეთერის მნიშვნელოვანი ნაწილი არ იყო ჰიდროლიზებული.

ჰეტეროგენული რეაქციების შემთხვევაში, წონასწორობის მუდმივის გამოხატულება მოიცავს მხოლოდ იმ ნივთიერებების კონცენტრაციებს, რომლებიც იმყოფებიან აირის ან თხევადი ფაზაში. მაგალითად, რეაქციისთვის

წონასწორობის მუდმივები გამოიხატება შემდეგნაირად:

წონასწორობის მუდმივი მნიშვნელობა დამოკიდებულია რეაგენტების ბუნებასა და ტემპერატურაზე.

მუდმივი არ არის დამოკიდებული კატალიზატორის არსებობაზე, რადგან ის ცვლის როგორც წინა, ისე საპირისპირო რეაქციების აქტივაციის ენერგიას ერთნაირი რაოდენობით. კატალიზატორს შეუძლია მხოლოდ დააჩქაროს წონასწორობის დაწყება წონასწორობის მუდმივის მნიშვნელობაზე გავლენის გარეშე.

წონასწორობის მდგომარეობა შენარჩუნებულია თვითნებურად დიდი ხნის განმავლობაში მუდმივ გარე პირობებში: ტემპერატურა, საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაცია, წნევა (თუ რეაქციაში მონაწილეობს ან წარმოიქმნება აირები).

ამ პირობების შეცვლით შესაძლებელია სისტემის გადატანა ერთი წონასწორული მდგომარეობიდან მეორეში, ახალი პირობების შესაბამისი. ასეთ გადასვლას ე.წ გადაადგილებაან ბალანსის ცვლა.

განვიხილოთ წონასწორობის გადატანის სხვადასხვა გზა აზოტისა და წყალბადის ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითის გამოყენებით ამიაკის წარმოქმნასთან:

ნივთიერებების კონცენტრაციის შეცვლის ეფექტი

როდესაც სარეაქციო ნარევს ემატება აზოტი N 2 და წყალბადი H 2, ამ აირების კონცენტრაცია იზრდება, რაც იმას ნიშნავს, რომ წინ რეაქციის სიჩქარე იზრდება. წონასწორობა გადადის მარჯვნივ, რეაქციის პროდუქტისკენ, ანუ ამიაკის NH 3-ისკენ.

N 2 + 3H 2 → 2NH 3

იგივე დასკვნის გაკეთება შეიძლება წონასწორობის მუდმივის გამოხატვის ანალიზით. აზოტისა და წყალბადის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, მნიშვნელი იზრდება და რადგან K ტოლია. - მნიშვნელობა მუდმივია, მრიცხველი უნდა გაიზარდოს. ამრიგად, რეაქციის პროდუქტის NH 3 რაოდენობა სარეაქციო ნარევში გაიზრდება.

ამიაკის NH 3 რეაქციის პროდუქტის კონცენტრაციის მატება გამოიწვევს წონასწორობის ცვლას მარცხნივ, საწყისი მასალების წარმოქმნისკენ. ეს დასკვნა შეიძლება გაკეთდეს მსგავსი მსჯელობის საფუძველზე.

წნევის ცვლილების ეფექტი

წნევის ცვლილება გავლენას ახდენს მხოლოდ იმ სისტემებზე, სადაც ერთ-ერთი ნივთიერება მაინც არის აირისებრ მდგომარეობაში. წნევის მატებასთან ერთად მცირდება გაზების მოცულობა, რაც ნიშნავს, რომ იზრდება მათი კონცენტრაცია.

დავუშვათ, რომ დახურულ სისტემაში წნევა გაიზარდა, მაგალითად, 2-ჯერ. ეს ნიშნავს, რომ ყველა აირისებრი ნივთიერების (N 2, H 2, NH 3) კონცენტრაცია განხილულ რეაქციაში გაიზრდება 2-ჯერ. ამ შემთხვევაში, K ტოლობის გამოსახულებაში მრიცხველი გაიზრდება 4-ჯერ, ხოლო მნიშვნელი - 16-ჯერ, ანუ წონასწორობა დაირღვევა. მის აღსადგენად უნდა გაიზარდოს ამიაკის კონცენტრაცია და შემცირდეს აზოტისა და წყალბადის კონცენტრაცია. ბალანსი გადაინაცვლებს მარჯვნივ. წნევის ცვლილება პრაქტიკულად არ მოქმედებს თხევადი და მყარი სხეულების მოცულობაზე, ანუ არ ცვლის მათ კონცენტრაციას. აქედან გამომდინარე, რეაქციების ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა, რომელშიც აირები არ მონაწილეობენ, არ არის დამოკიდებული წნევაზე.

ტემპერატურის ცვლილების ეფექტი

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ყველა რეაქციის (ეგზო- და ენდოთერმული) სიხშირე იზრდება. უფრო მეტიც, ტემპერატურის მატება უფრო დიდ გავლენას ახდენს იმ რეაქციების სიჩქარეზე, რომლებსაც აქვთ უფრო მაღალი აქტივაციის ენერგია, რაც ნიშნავს, რომ ენდოთერმული.

ამრიგად, საპირისპირო რეაქციის (ენდოთერმული) სიჩქარე უფრო მეტად იზრდება, ვიდრე წინა რეაქციის სიჩქარე. წონასწორობა გადაინაცვლებს პროცესისკენ, რასაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა.

წონასწორობის ცვლის მიმართულების პროგნოზირება შესაძლებელია გამოყენებით ლე შატელიეს პრინციპი:

თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოქმედებს გარეგანი გავლენა (კონცენტრაცია, წნევა, ტემპერატურის ცვლილებები), მაშინ წონასწორობა იცვლება იმ მიმართულებით, რომელიც ასუსტებს ამ გავლენას.

ამრიგად:

რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, სისტემის ქიმიური წონასწორობა გადადის რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნისკენ;

რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, სისტემის ქიმიური წონასწორობა გადადის საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნისკენ;

წნევის მატებასთან ერთად სისტემის ქიმიური წონასწორობა იცვლება იმ რეაქციის მიმართულებით, რომელშიც წარმოქმნილი აირისებრი ნივთიერებების მოცულობა ნაკლებია;

ტემპერატურის მატებასთან ერთად სისტემის ქიმიური წონასწორობა გადადის ენდოთერმული რეაქციისკენ;

ტემპერატურის დაქვეითებით - ეგზოთერმული პროცესის მიმართულებით.

Le Chatelier პრინციპი გამოიყენება არა მხოლოდ ქიმიურ რეაქციებზე, არამედ ბევრ სხვა პროცესზე: აორთქლება, კონდენსაცია, დნობა, კრისტალიზაცია და ა.შ. ყველაზე მნიშვნელოვანი ქიმიური პროდუქტების წარმოებაში Le Chatelier პრინციპი და გამოთვლები გამომდინარეობს კანონიდან. მასობრივი მოქმედება შესაძლებელს ხდის ისეთი პირობების პოვნას ქიმიური პროცესების განსახორციელებლად, რომლებიც უზრუნველყოფენ სასურველი ნივთიერების მაქსიმალურ მოსავალს.

ტესტის ჩაბარების საცნობარო მასალა:

პერიოდული ცხრილი

ხსნადობის ცხრილი