kémiai egyensúly

Visszatérve az ammónia gyártási folyamat, alábbi egyenlet fejezi ki:

Amikor zárt térfogatban, nitrogén és hidrogén együttesen alkotnak ammónia. A folyamat folytatódik, amíg mikor? Logikus feltételezni, hogy mindaddig, amíg minden a reagensek vége. Azonban a valóságban ez nem így van. A tény az, hogy egy idő után, miután a reakció beindult, a keletkező ammóniát fogják bontani nitrogén és hidrogén, azaz majd fordított reakció:

Tény, hogy a zárt térben kerül sor csak két, szöges ellentétben áll egymással, a reakciót. Ezért ezt a folyamatot rögzíti ebben az egyenletben:

A kettős nyíl jelzi, hogy a reakció két irányban. A reakciót nitrogén és hidrogén vegyületek úgynevezett közvetlen reakció. Reakció ammónia bomlás - holtjáték.

A legelején a folyamat sebességét az előre reakció nagyon magas. De a reaktánsok koncentrációja idővel csökken, és az ammónia mennyiségét növeli - következtében az elülső reakciósebesség csökken, és az inverz sebesség - növekszik. Eljön az idő, amikor a sebessége az előre és hátra reakciók képest - jön a kémiai egyensúly vagy a dinamikus egyensúlyt. Egyensúlyban folyik, mind a közvetlen és fordított reakciókat, de a sebesség azonos, így a változás nem észlelhető.

1. Az egyensúlyi állandó

Különböző reakciók másként alakulhat. Bizonyos reakciókban bekövetkeztéig egyensúly alakuljon egy meglehetősen nagy számú reakciótermékek; mások - sokkal kevesebb. így azt mondhatjuk, hogy egy adott egyenlet saját egyensúlyi állandó. Ismerve az egyensúlyi állandó a reakció, meg lehet határozni a relatív mennyiségét a reaktánsok és a reakciótermékek, amelyekben a kémiai egyensúly bekövetkezik.

Legyen A reakció által leírt egyenlettel: aA + BB = cC + dD

• a, b, c, d - az együtthatók a reakció egyenlet;
• A, B, C, D - kémiai képletek anyagok.

A zárójelben azt jelzik, hogy részt vegyenek képletű moláris koncentrációja anyagok.

Mit egyensúlyi állandó?

Minél nagyobb az egyensúlyi állandó (K), annál nagyobb a koncentrációja a reakció termékek, amelyek telepítve egyensúlyi

Az ammónia szintézisénél szobahőmérsékleten, R = 3,5 × 10 8 Ez egy meglehetősen nagy számú, jelezve, hogy a kémiai egyensúly akkor jelentkezik, amikor az ammónia koncentrációja lesz sokkal többi kiindulási anyag.

A tényleges termelés az ammónia technológus feladata, hogy a lehető legnagyobb egyensúlyi arány, azaz a közvetlen a reakció végbement. Hogyan lehet ezt elérni?

2. Az elv Chatelier

Chatelier elv kimondja: „Ha egy rendszer egyensúlyban van, hatással, ennek eredményeként a folyamatok az egyensúly eltolódik olyan irányban, hogy befolyásolja csökkent.”

Hogyan kell ezt érteni? Ez nagyon egyszerű. Felboríthatja az egyensúlyt három módja van:

• koncentráció változtatása az anyag;
• a hőmérséklet megváltoztatása;
• nyomásának változtatásával.

Amikor az ammónia szintézis reakció egyensúlyi, akkor lehet az alábbi képlettel ábrázolható (a reakció exoterm):

változtatni a koncentrációt

Bemutatjuk a további mennyiségű nitrogén kiegyensúlyozott rendszerben. Ha ez az egyensúly felborul:

Közvetlen reakció elkezdődik a gyorsabb, mint a nitrogén mennyisége nőtt, és ez reagál a nagy mennyiségben. Egy idő után, ismét jönnek a kémiai egyensúlyban, de a nitrogén-koncentráció nagyobb, mint az a koncentráció vodroda:

Ahhoz azonban, hogy hajtsák végre a „rézsútos” a rendszer lehet a bal oldalon, és a másik irányba - „lazítás” a jobb oldalon, például, hogy az ammónia ki a rendszer, mert van kialakítva. így ismét uralja a közvetlen reakció az ammónia képződés.

hőmérséklet-változás

A jobb oldalon a „súly” változtatható a hőmérséklet változtatásával. Ahhoz, hogy a bal oldalon a „ellensúlyozzák a” kell „megkönnyítése” a jobb oldalon - a hőmérséklet csökkentésére:

a vérnyomásom

Egyensúlyát a rendszer a nyomás csak a reakciók gázokat. Növekszik a nyomás két módja van:

• csökkentheti a rendszer térfogata;
• bevezetése egy inert gáz.

Amikor a nyomás megnövekszik az ütközések számát a molekulák növekszik. Ez növeli a gázok koncentrációja a rendszerben és a változás sebességét előre és hátra reakciók - az egyensúly megbomlik. Az egyensúly helyreállítása, a rendszer „megpróbálja”, hogy csökkentsék a nyomást.

Szintézise során ammóniát 4 molekula nitrogén és hidrogén alakult két ammónia molekulák. Ennek eredményeként, a száma gázmolekulák csökken - nyomásesés. Ennek következtében, hogy jöjjön egyensúlyi után nyomásnövekedés sebessége az előre reakció növekszik.

Összefoglalni. Szerint Chatelier elv, hogy növelje az ammónia termelés, akkor:

• növekvő koncentrációjának reagensek;
• koncentrációjának csökkentésére reakciótermékek;
• hőmérsékletének csökkentése a reakció;
• egyre nagyobb a nyomás, amelynél a reakció bekövetkezik.