Mi az előremenő és visszatérő reakciók

63. A visszafordíthatatlan és reverzibilis reakciók. Kémiai egyensúly.

Minden kémiai reakciók is két csoportra oszthatók: visszafordíthatatlan és reverzibilis reakciók. Irreverzibilis reakciók folytassa a végén -, hogy a kimerülése az egyik reagenst. Váltvaforgató reakciók nem teljesen: reverzibilis reakciót sem a reagensek nem teljesen elfogy. Ez a különbség annak a ténynek köszönhető, hogy egy irreverzibilis reakció lefutása csak egy irányban. A reverzibilis reakció is előfordulhat mind előre és vissza irányban.

Vegyünk két példát.

1. példa A kölcsönhatás van a cink és a tömény salétromsav történik a következő egyenlet szerint:

Amikor elegendő mennyiségű salétromsavat reakció végén csak, ha az összes cink feloldódik. Továbbá, ha az egyik a kísérletek, hogy ez a reakció az ellentétes irányban -, hogy adja át a nitrogén-dioxid egy olyan oldaton keresztül cink-nitrát, cink fém és salétromsav nem fog működni - a reakció nem folytatódhat az ellenkező irányba. Így, a kölcsönhatás cink salétromsavval - irreverzíbilis reakció.

2. példa Ammónia szintézis megy végbe a következő egyenlet szerint:

Ha mix egy mól nitrogén három hidrogénatom mol, rendszer végrehajtására vezető feltételek a reakció, és miután elegendő idő, hogy elemezze a gázkeverék, az eredmények az elemzés azt mutatja, hogy a rendszer nem csupán a reakció terméke (ammónia), azonban kiindulási anyagként anyag (nitrogén és hidrogén). Ha most ugyanolyan feltételekkel, mint a kiindulási anyag fel nem nitrogén-hidrogén keverékben, és az ammónia, lehetséges lesz, hogy megtalálja azt a részét, az ammónia bomlik nitrogén és hidrogén, valamint a végső arány közötti mennyiségű mindhárom anyag ugyanaz, mint abban az esetben, amikor elkezdtük keverékéből nitrogén hidrogénnel. Így, ammónia szintézisénél - reverzibilis reakció.

A egyenletei reverzibilis reakciók helyett a egyenlőségjel tudunk nyilak; Ők jelképezik a reakciót előre és hátra irányban.

Ábra. 68 változását mutatja aránya a direkt és fordított irányú reakció idővel. Kezdetben, amikor a kiindulási anyagok keverésére, az előre reakció arány magas, és raktsni visszacsatolás sebesség nulla, mivel az áramlás a reakció kiindulási anyagok fogyasztása és azok koncentráció csökken.

Ábra. 63. Változás a sebesség előre és hátra reakciók idővel.

Ennek eredményeként, ez csökkenti a sebességét az előre reakciót. Egyidejűleg ott a reakció termékek és azok koncentrációja megnő. Következésképpen a fordított reakció kezdődik, hogy menjen, és a sebessége fokozatosan növekszik. Amikor a sebesség az előre és hátra reakciók azonosak, a kémiai egyensúly bekövetkezik. Így, az utóbbi például egy egyensúly jön létre a nitrogén, hidrogén és ammónia.

Kémiai egyensúlyok nevezzük dinamikus egyensúly. Ez kiemeli, hogy az egyensúlyi, és folytassa előre és hátra reakciókat, de a sebesség azonos, így a változások a rendszer nem észrevehető.

A mennyiségi jellemző kémiai egyensúlyi érték az úgynevezett kémiai egyensúlyi állandó. Tekintsük a példa a jód-hidrogén-szintézis reakciók:

Szerint a tömeghatás törvénye, a vonal sebességfokozat és a hátrameneti reakciókat által kifejezett egyenletek:

Egyensúlyban sebesség előre és hátra reakciók egyenlő egymással, ahol

Az arány a sebességi állandók a forward és reverz reakciókban is, egy állandó. Ez az úgynevezett egyensúlyi állandóját (k) reakció:

A bal oldali az egyenlet olyan koncentrációját a reagensek, amelyek telepített ravnovesii- egyensúlyi koncentráció. A jobb oldalon az egyenlet jelent állandó (állandó hőmérsékletű) értéket.

Belátható, hogy általában, egy reverzibilis reakciót

Az egyensúlyi állandó alábbi egyenlet fejezi ki:

Itt, A nagybetűk képletű anyagok és a kis - az együtthatókat az egyenletben a reakció.

Így, állandó hőmérsékleten, az egyensúlyi állandó a reverzibilis reakció egy állandó jelző koncentrációja arányának a reakció termékek (számláló) és a kiindulási anyagok (a nevező) van beállítva az egyensúlyi állapotban.

az egyensúlyi állandó egyenlet azt mutatja, hogy az egyensúlyi koncentrációja valamennyi anyag vesz részt a reakcióban, amelyek csatlakoznak egymáshoz. Koncentráció változtatása bármely ezen anyagok jár változások a koncentrációban az összes egyéb anyagok; az új összefonódás eredmény meg, de a köztük lévő kapcsolat ismét találkozik az egyensúlyi állandó.

A számértéke egyensúlyi állandó első közelítésben, a kimeneti jellemző a reakció. Például, ha a kimenet nagy reakció, mert ugyanabban az időben

t. e. a egyensúlyi koncentrációja a reakció termékek sokkal nagyobb, mint a koncentrációja a kiindulási anyagok, és ez azt jelenti, hogy a nagy reakció hozamát. Ha (hasonló okok miatt) a reakció hozama alacsony.

Abban az esetben, heterogén reakciók a kifejezés az egyensúlyi állandó, valamint a kifejezés a tömeghatás törvénye (lásd. § 58) magában foglalja a csak ezen anyagok koncentrációjának, amelyek gáz vagy folyadék fázisban. Például, a reakciót

Az egyensúlyi állandó adja meg:

Az érték a egyensúlyi állandó jellegétől függ a reagensek és a hőmérséklet. A katalizátor jelenlétében ez független. Mint már említettük, az egyensúlyi állandó az aránya a sebességi állandók a forward és reverz reakciókat. Mivel a katalizátor megváltoztatja az aktiválási energia és a közvetlen és fordított reakciókat az azonos mennyiségű (lásd. § 60), így az arány az állandó sebességű ez nincs hatással.

Ezért a katalizátor nem befolyásolja az értéket egyensúlyi állandó, és ezért nem lehet sem növelés, sem csökkentés a reakció hozamát. Ez csak felgyorsítja vagy lelassítja a kialakuló egyensúlyi állapotot.