Що таке "рівновага реакції"?
Рівновага реакції – це стан у якому досягнуто рівності між швидкістю прямої і зворотної реакцій при певних умовах: температури, тиску, концентрації речовин. У стані рівноваги концентрація реагентів і продуктів реакції не змінюється в часі.
Чи зміщується рівновага реакції зі зміною температури?
При підвищенні температури змінюється рівновага тих реакцій, у яких вихідні речовини і продукти реакції відрізняються енергією. Зростання температури, температура сприяє руху системи до того стану, при якому поглинається тепло. Якщо пряма реакція – екзотермічна, а зворотна – ендотермічна, підвищення температури зрушує рівновагу в бік утворення вихідних речовин. Якщо пряма реакція – ендотермічна, а зворотна – екзотермічна, підвищення температури рівновагу зміститься в бік утворення продуктів реакції.
Приклади зміщення рівноваги реакції
- При нагріванні карбонату кальцію, відбувається розклад карбонату з утворенням оксиду кальцію і діоксиду вуглецю:
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
Ця реакція ендотермічна. При підвищенні температури рівновага зміщується вправо, в бік утворення продуктів реакції, оскільки збільшення температури сприяє поглинанню тепла.
- При нагріванні водню і кисню утворюється вода:
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)
Ця реакція екзотермічна. При підвищенні температури рівновага зміщується вліво, в бік утворення вихідних речовин. Це пов’язано з тим, що споживання тепла при цьому сприяє перебігу зворотної реакції.
Як передбачити напрямок зміщення рівноваги реакції при зміні температури
Визначте чи є реакція екзотермічною чи ендотермічною.
Використайте принцип Ле Шательє, який стверджує, що якщо на систему, що знаходиться в рівновазі, чинити зовнішній вплив, то рівновага зміститься в напрямку, щоб зменшити цей вплив.
Враховуючи ті особливості екзотермічних та ендотермічних реакцій, що описані вище, ви можете використовувати наступне правило, щоб передбачити напрямок зміщення рівноваги реакції при підвищенні температури:
- якщо реакція екзотермічна, підвищення температури зміщує рівновагу вліво (до вихідних речовин)
- якщо реакція ендотермічна, підвищення температури зміщує рівновагу вправо (до продуктів реакції)
Висновок
Під час підвищення температури рівновага реакції зрушується у бік утворення тих продуктів реакції, для утворення яких потрібне поглинання енергії, а рівновага екзотермічних реакцій — у бік утворення вихідних речовин.
Часті запитання
- Чи завжди підвищення температури зміщує рівновагу реакції?
Ні, підвищення температури зміщує рівновагу реакції тільки якщо вона екзотермічна або ендотермічна. Якщо реакція атермічна, зміна температури не вплине на її рівновагу.
- Які ще фактори можуть змістити рівновагу реакції?
Крім температури, рівновагу реакції можуть змістити такі фактори: тиск, концентрація речовин, додавання каталізатора.
- Як можна використовувати зміщення рівноваги реакції для синтезу різних речовин?
Зміщуючи рівновагу реакції, можна отримати різні продукти реакції. Наприклад, якщо використовувати високу температуру, можна отримати більше продуктів ендотермічної реакції.
- Чи можна передбачити напрямок зміщення рівноваги реакції тільки за формулою реакції?
Ні, для визначення напрямку зміщення рівноваги реакції потрібно знати її енергетичні характеристики.
- Чи зміщується рівновага реакції при зниженні температури?
Так, при зниженні температури зміщується напрямок зміщення рівноваги реакції. Для екзотермічних реакцій рівновага зрушується вправо (до продуктів реакції), а для ендотермічних реакцій – вліво (до вихідних речовин).
