Влияние изменения температуры на смещение химического равновесия

В состоянии химического равновесия G = 0, т.е. соблюдается условие

H = TS.

При повышении температуры в системе усиливается действие энтропийного фактора (TS), т.е. усиливается эндотермический процесс. При понижении температуры роль энтропийного фактора, наоборот, ослабевает, т.е. становится более заметным экзотермический процесс.

Направление смещения равновесия при изменении температуры определяется знаком теплового эффекта. Согласно принципу Ле Шателье повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции. При понижении температуры равновесие смещается в ¦направлении экзотермической реакции.

Например, для систем:

2NO_2(г)  N₂O_4(г); H = -56,84 кДж

2SO_3(г)  2SO_2(г) + O_2(г); H = 192,46 кДж

повышение температуры смещает равновесие процесса (1) влево, т.е. в сторону разложения N₂O₄, а равновесие процесса (2) - вправо, т.е. в сторону образования SO₂.

Влияние изменения концентрации на смещение химического равновесия

При изменении концентрации компонентов равновесной системы величина константы равновесия остается неизменной, однако, само равновесие смещается, т.к. при этом создаются благоприятные условия для протекания прямой или обратной реакции.

Согласно принципу Ле Шателье увеличение концентрации любого из участников реакции вызывает смещение равновесия в сторону той реакции, которая приводит к уменьшению концентрации этого вещества. В качестве примера рассмотрим равновесную систему:

SO_2(г) + NO_2(г)  SO_3(г) + NO_(г),

для которой

Допустим, что равновесные концентрации реагентов: SO₂, NO, NO₂ и SO₃ при некоторой температуре Т соответственно равны: 0,2, 0,4, 0,1 и 0,2 моль/л. Тогда

Предположим, что в сосуд, содержащий эту систему, вводится дополнительно 0,3 моль/л NO₂. Если бы при этом не произошло никаких изменений концентраций отдельных компонентов системы и ее температуры, то можно подсчитать, что отношение:

Поскольку величина K_с при фиксированной температуре остается постоянной, очевидно, что концентрации NO и SO₃ должны повыситься, а концентрации SO₂ и NO₂, наоборот, понизиться, чтобы K_с сохранила свое значение, равное 4.

Влияние изменения давления на смещение химического равновесия

Если в результате реакции в газовой фазе происходит изменение числа моль участников реакции, то изменение давления в системе вызывает смещение равновесия, т.к. константа химического равновесия в этом случае при фиксированной температуре также остается постоянной.

Согласно принципу Ле Шателье повышение давления приводит к смещению равновесия в сторону образования меньшего количества газообразных частиц, т.е. в сторону меньшего объема.

Так, в обратимом процессе

2NO_2(г)  2NO_(г) + O_2(г)

из 2 моль NO образуется 2 моль NO и 1 моль O₂. Из-за увеличения числа моль газов (n = (2+1)-2 = 1) повышение давления вызывает смещение равновесия реакции влево - в сторону образования NO₂, что сопровождается понижением давления в системе. Наоборот, понижение давления приводит к смещению равновесия вправо - в сторону разложения NO₂, что влечет за собой повышение давления в системе. Если число моль газов в результате реакции остается постоянным:

CO_(г) + H₂O_(пар)  CO_2(г) + H_2(г),

то равновесие не смещается, т.к. при изменении давления одинаково изменяются скорости прямой и обратной реакций.