Що таке реакція? Це хімічний процес, який протікає в двох взаємно зворотних напрямках. Розгляньмо основні характеристики подібних перетворень, а також їх відмінні параметри.
У чому суть рівноваги
Звернені хімічні реакції не призводять до отримання певних продуктів. Наприклад, при окисленні оксиду сірки (4) одночасно з отриманням оксиду сірки (6) знову утворюються вихідні компоненти.
Незворотні процеси передбачають повне перетворення взаємодіючих речовин, супроводжується подібна реакція отриманням одного або декількох продуктів реакції.
Прикладами взаємодій незворотного характеру є реакції розкладу. Наприклад, при нагріванні перманганату калію утворюється манганат металу, оксид марганцю (4), а також виділяється газоподібний кисень.
Зворотна реакція не передбачає утворення опадів, виділення газів. Саме в цьому і полягає її основна відмінність від незворотної взаємодії.
Хімічна рівновага є таким станом взаємодіючої системи, при якому можливе зворотне протікання однієї або декількох хімічних реакцій за умови рівності швидкостей процесів.
Якщо система знаходиться в динамічній рівновазі, не відбувається зміни температури, концентрації реагентів, інших параметрів у заданий проміжок часу.
Умови зсуву рівноваги
Рівновагу зворотної реакції можна пояснити за допомогою правила Ле-Шательє. Його суть полягає в тому, що при наданні на систему, що спочатку знаходиться в динамічній рівновазі, зовнішнього впливу, спостерігається зміна реакції в бік, протилежну впливу. Будь-яка зворотна реакція за допомогою даного принципу може бути зміщена в потрібному напрямку в разі зміни температури, тиску, а також концентрації взаємодіючих речовин.
Принцип Ле-Шательє "працює" тільки для газоподібних реагентів, тверді та рідкі речовини не враховуються. Між тиском і обсягом існує взаємно зворотна залежність, визначена рівнянням Менделєєва - Клапейрона. Якщо обсяг вихідних газоподібних компонентів буде більшим за продукти реакції, то для зміни рівноваги вправо важливо підвищити тиск суміші.
Наприклад, при трансформації оксиду вуглецю (2) у вуглекислий газ в реакцію вступає 2 моль чадного газу і 1 моль кисню. При цьому утворюється 2 моля оксиду вуглецю (4).
Якщо за умовою завдання ця зворотна реакція повинна бути зміщена вправо, необхідно збільшити тиск.
Істотний вплив на протікання процесу робить і концентрація реагуючих речовин. Згідно з принципом Ле-Шательє, у разі збільшення концентрації вихідних компонентів рівновага процесу зміщується в бік продукту їх взаємодії.
При цьому зниження (виведення з реакційної суміші) продукту, що утворюється, сприяє протіканню прямого процесу.
Крім тиску, концентрації істотний вплив на протікання зворотної або прямої реакції надає і зміна температури. При нагріванні вихідної суміші спостерігається зміщення рівноваги в бік ендотермічного процесу.
Приклади реакцій
Розглянемо на конкретному процесі способи зміщення рівноваги в бік утворення продуктів реакції.
2СО + О2-2СО2
Дана реакція є гомогенним процесом, оскільки всі речовини знаходяться в одному (газоподібному) стані.
У лівій частині рівняння є 3 об 'єми компонентів, після взаємодії цей показник знизився, утворюється 2 об' єми. Для протікання прямого процесу необхідно збільшити тиск реакційної суміші.
Враховуючи, що реакція є екзотермічною, для отримання вуглекислого газу температуру знижують.
Рівновага процесу буде зміщуватися в бік утворення продукту реакції при збільшенні концентрації однієї з вихідних речовин: кисню або чадного газу.
Ув 'язнення
Звернені й незворотні реакції відіграють важливу роль у життєдіяльності людини. Обмінні процеси, що відбуваються в нашому організмі, пов 'язані з систематичним зміщенням хімічної рівноваги. У хімічному виробництві використовують оптимальні умови, що дозволяють направляти реакцію в потрібне русло.