2. Химическое равновесие

Очень многие химические реакции не доходят до конца потому, что продукты реакции, взаимодействуя между собой, вновь образуют исходные вещества. Такие реакции называются обратимыми.

Для обратимых реакций в химическом уравнении вместо знака равенства ставится знак обратимости: A + В ↔ С + D.

Обратимые химические реакции в конечном счете приводят к состоянию химического равновесия. Под химическим равновесием понимают такое состояние системы, когда скорость прямого процесса равна скорости обратного процесса

Химическое равновесие есть равновесие динамическое: непрерывно протекают две противоположно направленные реакции, концентрации же реагирующих веществ остаются при этом неизменными. Концентрации реагирующих веществ, достигаемые при равновесии, называются равновесными концентрациями.

Легко вывести ту зависимость, которой связаны равновесные концентрации. Пусть - скорость прямой реакции; - скорость обратной реакции. Скорость прямой реакции выражается уравнением , а скорость обратной реакции , где k₁ – константа скорости прямой реакции; k₂ – константа скорости обратной реакции. При равновесии , отсюда

Так как k₁ и k₂ – для данной температуры величины постоянные, то их отношение для той же температуры – также постоянная величина К, которая называется константа равновесия:

Это уравнение представляет собой другое выражение закона действия масс.

Константа равновесия К показывает, во сколько раз константа скорости прямой реакции больше константы скорости обратной реакции. В этом физический смысл величины К. Константа равновесия не зависит от исходных концентраций реагирующих веществ, но зависит от их природы и температуры. Равновесные концентрации могут быть различны, но они связаны между собой так, что всегда отношение их произведений есть величина постоянная.

Принцип Ле Шателье гласит: если изменить одно из условий, при которых система находится в равновесии, то равновесие смещается в направлении той реакции, которая противодействует произведенному изменению:

- увеличение концентраций исходных веществ или уменьшение концентраций продуктов реакции смещает равновесие в сторону прямой реакции;

- понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции (реакция с выделением теплоты и ∆Н<0), повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции (реакция с поглощением теплоты и ∆H>0);

- повышение давления смещает равновесие в сторону процесса, идущего с уменьшением объема газов.

Практическая часть

Цель работы: изучить факторы, влияющие на скорость химической реакции и факторы, влияющие на смещение химического равновесия.

Оборудование и материалы: термостат или водяная баня с плиткой электрической, секундомер, пробирки, пипетки, спиртовка.

Реактивы: диоксид марганца, NH₄Cl крист, вода дист.,;

растворы: Na₂S₂О₃ (0,15 М), свежеприготовленный, 0,15 М серной кислоты (0,15 М), FeCl₃ (0,02 н), NH₄CNS (0,02 н), FeCl₃ (насыщ.), NH₄CNS (насыщ.), крахмала (свежепригот.), йодная вода, пероксида водорода..