Теоретические сведения.

Понятие «химическое равновесие» применимо только к обратимым реакциям. Химическим равновесием называют такое состояние реагирующей системы, при котором скорость прямой реакцииравна скорости обратной реакции . Равенство является кинетическим условием химического равновесия.

Химическое равновесие характеризуется постоянством величин энергии Гиббса системы G_T. Равенство ΔG_T = 0 является термодинамическим условием химического равновесия.

Химическое равновесие характеризуется постоянным для данных условий соотношением равновесных концентраций всех ве­ществ, участвующих во взаимодействии.

Величина, равная отношению произведения равновесных кон­центраций продуктов реакции к произведению равновесных кон­центраций исходных веществ, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам, называется константой равновесия. Для обратимой реакции

Н_2(г) + I_2(г)↔2HI_(г)

константа равновесия имеет вид

или ,

где К_С, К_Р – константы равновесия в случае отношения молярных концентраций и парциальных давлений соответственно; [HI], [H₂], [I₂] – равновесные молярные концентрации;, - парциальные давления.

Константа равновесия зависит от природы реагентов, температуры и не зависит от исходной концентрации веществ в сиcтеме. Показывает на сколько скорость прямой реакции больше скорости обратной; характеризует глубину протекания процесса.

Константа равновесия связана со стандартной энергией Гиббса данной реакции () следующим соотношением

= -RTlnK_С

где R — универсальная газовая постоянная [8,31 Дж/(моль^.К)]; Т — абсолютная температура, К; К_С — константа равновесия.

Если К_С>1 (ΔG<0), то в равновесной системе преобладают продукты реакции, а если К_С<1 (ΔG>0), то в равновесной системе преобладают исходные вещества.

Химическое равновесие остается неизменным до тех пор, пока постоянны параметры (p,T,C_M), при которых оно установилось. При измене­нии условий равновесие нарушается. Через некоторое время в сис­теме вновь наступает равновесие, характеризующееся новым равен­ством скоростей и новыми равновесными концентрациями всех веществ.

В общем случае, направление смещения равновесия определяется принципом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону, противодействующую этому воздействию.

1. При увеличении концентрации реагирующих веществ, равновесие сместится в сторону продуктов реакции, а при уменьшении концентрации исходных веществ – в сторону их образования.

2. При увеличении общего давления в системе равновесие смещается в сторону меньшего числа моль газообразных веществ, а при уменьшении – в сторону большего числа моль газообразных веществ.

3. Увеличение температуры в системе смещает равновесие в сторону эндотермической реакции, а уменьшение – в сторону экзотермической реакции.