온도가 감소함에 따라 평형이 이동합니다. 화학 평형 및 이를 전환하는 방법 - Knowledge Hypermarket
시스템이 평형 상태에 있으면 외부 조건이 일정하게 유지되는 한 시스템은 그 상태를 유지합니다. 조건이 변경되면 시스템은 평형 상태를 벗어나게 됩니다. 순방향 및 역방향 프로세스의 속도가 불균등하게 변경되어 반응이 발생합니다. 가장 중요한 것은 평형, 압력 또는 온도와 관련된 물질의 농도 변화로 인한 불균형의 경우입니다.
이 각각의 경우를 고려해 봅시다.
반응에 참여하는 물질의 농도 변화로 인한 평형 장애. 수소, 요오드화수소, 요오드 증기를 특정 온도와 압력에서 서로 평형 상태에 두십시오. 시스템에 추가 양의 수소를 도입하겠습니다. 대량 작용의 법칙에 따르면, 수소 농도의 증가는 정반응(HI 합성 반응) 속도의 증가를 수반하지만 역반응 속도는 변하지 않습니다. 이제 반응은 역방향보다 정방향에서 더 빠르게 진행됩니다. 그 결과, 수소와 요오드 증기의 농도가 감소하여 정반응이 느려지고, HI의 농도가 증가하여 역반응이 가속화됩니다. 일정 시간이 지나면 순방향 반응과 역방향 반응의 속도가 다시 같아지고 새로운 평형이 설정됩니다. 그러나 동시에 HI의 농도는 이제 첨가 전보다 높아지고 농도는 낮아집니다.
불균형으로 인해 농도가 변화하는 과정을 변위 또는 평형 이동이라고 합니다. 동시에 방정식 오른쪽의 물질 농도가 증가하고 (물론 동시에 왼쪽의 물질 농도가 감소하는 경우) 평형이 이동한다고 말합니다. 오른쪽, 즉 직접 반응 방향으로; 농도가 반대 방향으로 변하면 평형이 역반응 방향으로 왼쪽으로 이동한다는 의미입니다. 고려된 예에서는 평형이 오른쪽으로 이동했습니다. 동시에 농도가 증가하여 불균형을 초래하는 물질이 반응에 들어가 농도가 감소했습니다.
따라서 평형에 참여하는 물질의 농도가 증가하면 평형은 이 물질의 소비쪽으로 이동합니다. 어떤 물질의 농도가 감소하면 평형은 이 물질의 형성 쪽으로 이동합니다.
압력 변화로 인한 평형 교란(시스템 부피의 감소 또는 증가). 가스가 반응에 관여할 때 시스템의 부피가 변하면 평형이 깨질 수 있습니다.
일산화질소와 산소 사이의 반응에 대한 압력의 영향을 고려하십시오.
특정 온도와 압력에서 혼합 가스를 화학 평형 상태로 두십시오. 온도를 바꾸지 않고 시스템의 부피가 2배 감소하도록 압력을 높입니다. 첫 번째 순간에 모든 가스의 분압과 농도는 두 배가되지만 동시에 순방향 반응과 역방향 반응 속도의 비율이 변경되어 평형이 중단됩니다.
실제로, 압력이 증가하기 전에 가스 농도는 평형 값, 및 를 가지며 정반응과 역반응의 속도는 동일하며 다음 방정식에 의해 결정됩니다.
압축 후 첫 번째 순간에 가스 농도는 초기 값에 비해 두 배가 되며 각각 , 및 와 같습니다. 이 경우 순방향 및 역방향 반응 속도는 다음 방정식에 의해 결정됩니다.
따라서 압력이 증가함에 따라 정반응 속도는 8배, 역반응 속도는 4배 증가하였다. 시스템의 평형이 중단됩니다. 순방향 반응이 역방향 반응보다 우선합니다. 속도가 동일해지면 다시 평형이 이루어지지만 시스템의 양은 증가하고 평형은 오른쪽으로 이동합니다.
순방향 및 역방향 반응 속도의 불균등한 변화는 고려 중인 반응 방정식의 왼쪽과 오른쪽에 기체 분자의 수가 다르다는 사실에 기인한다는 사실을 쉽게 알 수 있습니다. 즉, 산소 한 분자와 일산화질소 2분자(총 3개의 가스 분자)가 2개의 가스 분자(이산화질소)로 변환됩니다. 가스의 압력은 가스 분자가 용기 벽에 부딪힌 결과입니다. 다른 조건이 동일하다면 주어진 가스 부피에 포함된 분자 수가 많을수록 가스 압력이 높아집니다. 따라서 기체 분자 수가 증가하면 반응이 일어나면 압력이 증가하고, 기체 분자 수가 감소하면 반응이 일어나면 압력이 감소합니다.
이를 염두에 두고 압력이 화학 평형에 미치는 영향에 대한 결론은 다음과 같이 공식화될 수 있습니다.
시스템을 압축하여 압력이 증가하면 평형은 기체 분자 수가 감소하는 방향, 즉 압력이 감소하는 방향으로 이동하고, 압력이 감소하면 평형은 기체 분자 수가 증가하는 방향, 즉 압력이 감소하는 방향으로 이동합니다. 압력 증가.
기체 분자 수의 변화 없이 반응이 진행되는 경우, 계의 압축이나 팽창 중에 평형이 깨지지 않는다. 예를 들어, 시스템에서
부피가 변해도 평형은 방해받지 않습니다. HI 출력은 압력과 무관합니다.
온도 변화로 인한 불균형. 대부분의 화학 반응의 평형은 온도 변화에 따라 이동합니다. 평형 이동 방향을 결정하는 요소는 반응의 열 효과의 표시입니다. 온도가 증가하면 평형은 흡열 반응 방향으로 이동하고, 온도가 감소하면 발열 반응 방향으로 평형이 이동하는 것을 볼 수 있습니다.
따라서 암모니아 합성은 발열반응이다.
따라서 온도가 증가함에 따라 시스템의 평형은 암모니아 분해 방향으로 왼쪽으로 이동합니다. 이 과정은 열 흡수와 함께 발생하기 때문입니다.
반대로 산화질소(II)의 합성은 흡열 반응입니다.
따라서 온도가 증가함에 따라 시스템의 평형은 형성 방향으로 오른쪽으로 이동합니다.
고려된 화학적 평형 교란의 예에 나타나는 패턴은 평형 시스템에 대한 다양한 요인의 영향을 결정하는 일반 원리의 특별한 경우입니다. 르 샤틀리에의 원리로 알려진 이 원리를 화학 평형에 적용하면 다음과 같이 공식화할 수 있습니다.
평형 상태에 있는 시스템에 영향이 가해지면 시스템에서 발생하는 프로세스의 결과로 평형은 영향이 감소하는 방향으로 이동합니다.
실제로 반응에 참여하는 물질 중 하나가 시스템에 도입되면 평형은 이 물질의 소비 방향으로 이동합니다. “압력이 증가하면 시스템의 압력이 감소하도록 이동하고, 온도가 증가하면 평형이 흡열 반응 방향으로 이동하여 시스템의 온도가 떨어집니다.
르 샤틀리에의 원리는 화학적 평형뿐만 아니라 다양한 물리화학적 평형에도 적용됩니다. 르 샤틀리에의 원리에 따라 비등, 결정화, 용해 등의 과정 조건이 변화할 때 평형의 변화가 발생합니다.
정반응과 역반응 속도의 동등성( = )과 깁스 에너지의 최소값(Δ G р,т = 0)에 해당하는 화학 평형은 주어진 조건에서 시스템의 가장 안정적인 상태이며 변하지 않습니다. 균형이 설정된 매개변수에 한해.
조건이 변하면 평형이 붕괴되고 직접 반응이나 역반응 방향으로 이동합니다. 평형의 변화는 외부 영향이 서로 반대되는 두 프로세스의 속도를 다양한 정도로 변경한다는 사실에 기인합니다. 얼마 후 시스템은 다시 평형 상태가 됩니다. 그것은 한 평형 상태에서 다른 평형 상태로 전달됩니다. 새로운 평형은 순방향 및 역방향 반응 속도의 새로운 동일성과 시스템 내 모든 물질의 새로운 평형 농도를 특징으로 합니다.
일반적인 경우의 평형 이동 방향은 르 샤틀리에의 원리에 의해 결정됩니다. 즉, 안정된 평형 상태에 있는 시스템에 외부 영향이 가해지면 평형은 외부 영향의 효과를 약화시키는 과정으로 이동합니다.
평형의 변화는 반응물 중 하나의 온도나 농도(압력) 변화로 인해 발생할 수 있습니다.
온도는 화학 반응의 평형 상수 값이 좌우되는 매개변수입니다. 반응 사용 조건에 따라 온도가 변할 때 평형 이동 문제는 등압 방정식 (1.90)을 사용하여 해결됩니다.
1. 등온 과정의 경우 Δ r H 0 (t)< 0, в правой части выражения (1.90) R >0, T > 0이므로 온도에 대한 평형 상수 로그의 1차 도함수는 음수입니다.< 0, т.е. ln Kp (и сама константа Кр) являются убывающими функциями температуры. При увеличении температуры константа химического равновесия (Кр) уменьшается и что согласно закону действующих масс (2.27), (2.28)соответствует смещению химического равновесия в сторону обратной (эндотермической) реакции. Именно в этом проявляется противодействие системы оказанному воздействию.
2. 흡열 과정 Δ r H 0 (t) > 0의 경우 온도에 대한 평형 상수의 로그 미분은 양수(> 0)이므로 ln Kp와 Kp는 온도의 증가 함수입니다. 즉, 질량 작용의 법칙에 따라 온도가 증가함에 따라 평형은 직접(흡열 반응) 쪽으로 이동합니다. 그러나 등온 및 흡열 과정의 속도는 온도가 증가하면 증가하고 온도가 감소하면 감소하지만 속도 변화는 온도가 변할 때 동일하지 않으므로 온도를 변화시킴으로써 주어진 방향으로 평형을 이동시키는 것이 가능하다. 평형의 변화는 구성 요소 중 하나의 농도 변화, 즉 평형 시스템에 물질을 추가하거나 시스템에서 제거함으로써 발생할 수 있습니다.
르 샤틀리에의 원리에 따르면, 반응 참가자 중 하나의 농도가 변하면 평형은 변화를 보상하는 방향으로 이동합니다. 출발 물질 중 하나의 농도가 증가하면 - 오른쪽으로, 반응 생성물 중 하나의 농도가 증가하면 - 왼쪽으로. 기체 물질이 가역 반응에 참여하는 경우 압력이 변하면 모든 농도가 동일하고 동시에 변합니다. 공정 속도도 변하고 결과적으로 화학 평형의 변화가 발생할 수 있습니다. 예를 들어 CaCO 3 (K) CO (k) + CO 2 (g) 시스템의 압력이 (평형에 비해) 증가하면 역반응 속도가 증가합니다. 왼쪽의 균형. 동일한 시스템의 압력이 감소하면 역반응 속도가 감소하고 평형이 오른쪽으로 이동합니다. 평형 상태에 있는 2HCl H 2 +Cl 2 계의 압력이 증가해도 평형은 이동하지 않습니다. 두 속도 모두 동일하게 증가합니다.
4HCl + O 2 2Cl 2 + 2H 2 O (g) 시스템의 경우 압력이 증가하면 순방향 반응 속도가 증가하고 평형이 오른쪽으로 이동합니다.
따라서 Le Chatelier의 원리에 따라 압력이 증가함에 따라 평형은 가스 혼합물에서 더 적은 몰의 기체 물질이 형성되는 방향으로 이동하고 그에 따라 시스템의 압력이 감소하는 방향으로 이동합니다.
반대로, 압력 감소를 유발하는 외부 영향으로 인해 평형은 더 많은 몰의 기체 물질이 형성되는 방향으로 이동하여 시스템의 압력을 증가시키고 생성된 효과를 상쇄합니다.
르 샤틀리에의 원리는 실용적으로 매우 중요합니다. 이를 바탕으로 반응 생성물의 최대 수율을 보장하는 화학적 상호 작용을 구현하기 위한 조건을 선택할 수 있습니다.
화학물질의 가역성. 반응. 변위를 위한 화학 평형 및 조건, 실제 적용.
모든 화학반응은 가역적 반응과 비가역적 반응으로 나눌 수 있습니다.
가역반응은 완전히 진행되지 않습니다.: 가역반응에서는 반응물이 완전히 소모되지 않습니다. 가역반응은 정방향과 역방향 모두에서 일어날 수 있다. 가역적 화학 반응은 가역성 기호가 있는 하나의 화학 반응식 형태로 작성됩니다.
왼쪽에서 오른쪽으로 진행되는 반응을 호출합니다. 똑바로반응, 그리고 오른쪽에서 왼쪽으로 - 뒤집다 .
대부분의 화학반응은 가역적입니다. 예를 들어, 가역 반응은 수소와 요오드 증기의 상호 작용입니다.
초기에 출발물질을 혼합할 때 정반응의 속도는 빠르고 역반응의 속도는 0이다. 반응이 진행됨에 따라 출발 물질이 소모되고 농도가 감소합니다. 결과적으로 순방향 반응 속도가 감소합니다. 동시에 반응 생성물이 나타나고 농도가 증가합니다. 따라서 역반응이 일어나기 시작하고 그 속도는 점차 증가한다. 정반응과 역반응의 속도가 같아지면 화학적 균형.
화학 평형 상태는 다음의 영향을 받습니다. 1) 물질의 농도
2) 온도
3) 압력
이러한 매개변수 중 하나가 변경되면 화학 평형이 중단되고 새로운 평형이 확립될 때까지 모든 반응 물질의 농도가 변경됩니다. 이러한 시스템의 한 상태에서 다른 상태로의 전환을 변위라고 합니다. 화학 평형의 변위 방향은 원리에 의해 결정됩니다
르 샤틀리에: " 화학적 평형 상태에 있는 시스템에 영향이 가해지면 그 시스템에서 일어나는 과정의 결과로 평형은 효과가 감소하는 방향으로 이동하게 됩니다.". 예를 들어, 반응에 참여하는 물질 중 하나가 시스템에 도입되면 평형은 이 물질의 소비 방향으로 이동합니다. 압력이 증가하면 시스템의 압력이 감소하도록 이동합니다. 온도가 상승함에 따라 평형은 흡열 반응 쪽으로 이동하고 시스템의 온도는 떨어집니다.
비가역적 반응은 완료까지 진행되는 반응입니다. – 반응물 중 하나가 완전히 소모될 때까지. 화학 반응의 비가역성 조건:
| | | 다음 강의 ==> | |
| 화학 결합 유형: 이온, 금속, 공유(극성, 비극성), 수소. | | |
화학 평형의 개념
평형 상태는 시스템의 상태가 변하지 않고 유지되는 상태로 간주되며, 이 상태는 외부 힘의 작용으로 인해 발생하지 않습니다. 정반응 속도와 역반응 속도가 같아지는 반응 물질 계의 상태를 호출합니다. 화학 평형. 이 평형이라고도 함 이동하는 m 또는 동적균형.
화학적 균형의 징후
1. 시스템의 상태는 외부 조건을 유지하면서 시간이 지나도 변하지 않습니다.
2. 평형은 동적입니다. 즉, 동일한 속도로 정방향 및 역방향 반응이 발생하기 때문에 발생합니다.
3. 외부 영향으로 인해 시스템 평형이 변경됩니다. 외부 영향이 제거되면 시스템은 원래 상태로 돌아갑니다.
4. 평형 상태는 출발 물질 측면과 반응 생성물 측면 모두에서 두 가지 측면에서 접근할 수 있습니다.
5. 평형 상태에서 깁스 에너지는 최소값에 도달합니다.
르 샤틀리에의 원리
평형 위치에 대한 외부 조건 변화의 영향이 결정됩니다. 르 샤틀리에의 원리 (이동 평형의 원리): 평형 상태에 있는 시스템에 외부 영향이 가해지면 시스템에서 이 영향의 효과를 약화시키는 프로세스 방향이 강화되고 평형 위치도 같은 방향으로 이동합니다.
르 샤틀리에의 원리는 화학적 과정뿐만 아니라 비등, 결정화, 용해 등과 같은 물리적 과정에도 적용됩니다.
NO 산화 반응의 예를 사용하여 화학 평형에 대한 다양한 요인의 영향을 고려해 보겠습니다.
2 아니요 (g) + O 2(g) 2 아니오 2(g); 호 298 = - 113.4kJ/mol.
온도가 화학 평형에 미치는 영향
온도가 증가하면 평형은 흡열 반응 방향으로 이동하고, 온도가 감소하면 발열 반응 방향으로 이동합니다.
평형 이동 정도는 열 효과의 절대값에 의해 결정됩니다. 반응 엔탈피의 절대값이 클수록 H, 평형 상태에 대한 온도의 영향이 커집니다.
산화질소(IV)의 합성을 위해 고려 중인 반응에서 ) 온도가 증가하면 평형이 출발 물질쪽으로 이동합니다.
화학 평형에 대한 압력의 영향
압축은 기체 물질의 부피 감소를 동반하는 공정 방향으로 평형을 이동시키고, 압력의 감소는 평형을 반대 방향으로 이동시킵니다. 고려 중인 예에서는 방정식의 왼쪽에 세 권이 있고 오른쪽에 두 권이 있습니다. 압력 증가는 부피 감소와 함께 발생하는 과정을 선호하므로 압력이 증가하면 평형이 오른쪽으로 이동합니다. 반응 생성물 쪽으로 – NO 2 . 압력을 줄이면 평형이 반대 방향으로 이동합니다. 가역 반응 방정식에서 오른쪽과 왼쪽의 기체 물질 분자 수가 동일하면 압력 변화가 평형 위치에 영향을 미치지 않습니다.
농도가 화학 평형에 미치는 영향
고려중인 반응의 경우 평형 시스템에 추가 양의 NO 또는 O 2 도입 이러한 물질의 농도가 감소하는 방향으로 평형 이동이 발생하므로 평형이 형성쪽으로 이동합니다.아니오 2 . 집중력 증가아니오 2 평형을 출발 물질쪽으로 이동시킵니다.
촉매는 정반응과 역반응을 동일하게 가속하므로 화학 평형의 변화에 영향을 미치지 않습니다.
평형 시스템에 도입되면(P = const에서) ) 불활성 가스의 경우 시약의 농도(부분압)가 감소합니다. 고려중인 산화 공정 이후아니요 볼륨 감소와 함께 진행된 다음 추가할 때
화학 평형 상수
화학 반응의 경우:
2 아니요 (g) + O 2 (g) 2 NO 2(g)
화학 반응 상수 Kc는 다음 비율입니다.
(12.1)
이 방정식에서 대괄호 안에는 화학 평형에서 확립되는 반응 물질의 농도가 있습니다. 물질의 평형 농도.
화학 평형 상수는 다음 방정식에 의해 Gibbs 에너지의 변화와 관련됩니다.
G T o = – RTlnK . (12.2).
문제 해결의 예
특정 온도에서 시스템의 평형 농도는 2CO(g) + O 2(g)2CO 2(g)는 다음과 같습니다: = 0.2 mol/l, = 0.32 mol/l, = 0.16 정부. 이 온도에서 평형 상수와 CO 및 O의 초기 농도를 결정하십시오. 2 , 원래 혼합물에 CO가 포함되어 있지 않은 경우 2 .
.
2CO (g) + O 2(g) 2CO 2(d).
두 번째 줄에서 "proreact"는 반응된 출발 물질의 농도와 생성된 CO 2 의 농도를 나타냅니다. , 그리고 초기 = 반응 + 동일 .
참조 데이터를 사용하여 공정의 평형 상수를 계산합니다.3시간 2 (지) + 엔 298K에서 2(G)2NH3(G).
G 298o = 2·( - 16.71) kJ = -33.42 10 3 J.
G T o = -RTlnK.
lnK = 33.42 10 3 /(8.314 × 298) = 13.489. K = 7.21× 10 5 .
시스템에서 HI의 평형 농도 결정시간 2(g) + I 2(g) 2HI (G) ,
특정 온도에서 평형 상수가 4이고 H 2, I 2의 초기 농도 및 HI는 각각 1, 2 및 0 mol/l와 같습니다.
해결책. x mol/l H2가 어느 시점에서 반응한다고 가정합니다.
.
이 방정식을 풀면 x = 0.67을 얻습니다.
이는 HI의 평형 농도가 2 × 0.67 = 1.34 mol/L임을 의미합니다.
참조 데이터를 사용하여 공정의 평형 상수가 H 2 (g) + HCOH인 온도를 결정합니다. (d)CH3OH (d)는 1과 같아진다. H o T » H o 298 및 S o T "에스 아 298.K = 1이면 G o T = - RTlnK = 0;
갖다 » N 약 298 - T 디그래서 298 . 그 다음에 ;
N 약 298 = -202 – (- 115.9) = -86.1kJ = - 86.1×103J;
에스 o 298 = 239.7 – 218.7 – 130.52 = -109.52J/K;
에게.
해결책. x mol/l SO 2 가 어떤 시점에서 반응한다고 가정합니다.
그래서 2(G) + Cl 2(G) SO 2 Cl 2(G)
그러면 우리는 다음을 얻습니다:
.
이 방정식을 풀면 x 1 = 3 및 x 2 = 1.25가 됩니다. 하지만 1개 = 3은 문제의 조건을 만족하지 않습니다.
따라서 = 1.25 + 1 = 2.25 mol/l입니다.
독립적으로 해결해야 할 문제
12.1. 다음 중 압력이 증가하면 평형이 오른쪽으로 이동하는 반응은 무엇입니까? 대답을 정당화하십시오.
1) 2NH 3(g)3H2(g) + N 2 (디)
2) 아연CO 3(k) ZnO(k) + CO 2 (디)
3) 2HBr (g) H2(g) + Br 2 (w)
4) CO 2 (g) + C (흑연)2CO(g)
12.2.특정 온도에서 시스템의 평형 농도
2HBr (g) H2(g) + Br 2 (디)
= 0.3 mol/l, = 0.6 mol/l, = 0.6 mol/l. 평형 상수와 HBr의 초기 농도를 결정하십시오.
12.3.H 2(g) 반응의 경우+에스 (d) H2S (d) 특정 온도에서 평형 상수는 2입니다. H 2 의 평형 농도를 결정하십시오. S, H의 초기 농도인 경우 2, S 및 H 2 S는 각각 2, 3, 0 mol/l와 같습니다.
화학평형은 본질적이다 거꾸로 할 수 있는반응은 일반적이지 않습니다. 뒤집을 수 없는화학 반응.
종종 화학 공정을 수행할 때 초기 반응물이 반응 생성물로 완전히 전환됩니다. 예를 들어:
Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
반대 방향으로 반응하여 금속 구리를 얻는 것은 불가능합니다. 주어진 그 반응은 되돌릴 수 없다. 이러한 공정에서 반응물은 완전히 생성물로 변환됩니다. 반응이 완료될 때까지 진행됩니다.
그러나 대부분의 화학반응은 거꾸로 할 수 있는, 즉. 반응은 정방향과 역방향으로 동시에 일어날 가능성이 높습니다. 즉, 반응물은 부분적으로만 생성물로 변환되며 반응 시스템은 반응물과 생성물로 구성됩니다. 이 경우 시스템은 다음과 같습니다. 화학 평형.
가역적 공정에서 직접 반응은 처음에는 최대 속도를 가지며 시약 양의 감소로 인해 점차 감소합니다. 반대로 역반응은 처음에는 최소 속도를 가지며, 생성물이 축적됨에 따라 증가합니다. 결국, 두 반응의 속도가 동일해지는 순간이 옵니다. 즉, 시스템이 평형 상태에 도달합니다. 평형 상태가 발생하면 성분의 농도는 변하지 않지만 화학 반응은 멈추지 않습니다. 저것. – 이는 동적(움직이는) 상태입니다. 명확성을 위해 다음 그림을 참조하세요.
확실한 게 있다고 해보자 가역적 화학 반응:
a A + b B = c C + d D
그런 다음 대중 행동의 법칙에 따라 다음과 같은 표현을 작성합니다. 똑바로υ 1 및 뒤집다υ 2개의 반응:
v1 = k 1 ·[A]a ·[B]b
v2 = k 2 ·[C] c ·[D] d
할 수 있는 화학 평형, 순방향 반응과 역방향 반응의 속도는 동일합니다. 즉:
k 1 ·[A] a ·[B] b = k 2 ·[C] c ·[D] d
우리는 얻는다
에게= 케이 1 / k 2 = [C] c [D] d ̸ [A] a [B] b
어디 케이 =케이 1 / 케이 2 – 평형 상수.
가역적 프로세스의 경우 주어진 조건에서 케이상수 값입니다. 이는 물질의 농도에 의존하지 않습니다. 왜냐하면 물질 중 하나의 양이 변하면 다른 성분의 양도 변합니다.
화학 공정의 조건이 변경되면 평형이 바뀔 수 있습니다.
평형 이동에 영향을 미치는 요인:
- 시약이나 제품의 농도 변화,
- 압력 변화,
- 온도 변화,
- 반응 매질에 촉매를 첨가하는 것.
르 샤틀리에의 원리
위의 모든 요소는 화학 평형의 변화에 영향을 미치며, 이는 다음을 따릅니다. 르 샤틀리에의 원리: 시스템이 평형 상태에 있는 조건(농도, 압력 또는 온도) 중 하나를 변경하면 평형은 이 변화에 대응하는 반응 방향으로 이동합니다.저것들. 평형은 평형 상태를 위반하는 영향의 영향이 감소하는 방향으로 이동하는 경향이 있습니다.
따라서 각 요소가 평형 상태에 미치는 영향을 개별적으로 고려해 보겠습니다.
영향 반응물이나 생성물의 농도 변화 예를 들어 보여주자 하버 프로세스:
N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g)
예를 들어, N 2 (g), H 2 (g) 및 NH 3 (g)으로 구성된 평형 시스템에 질소가 추가되면 평형은 양의 감소에 기여하는 방향으로 이동해야 합니다. 수소는 원래의 가치를 향해 나아갑니다. 추가 암모니아 형성 방향(오른쪽). 동시에 수소의 양은 감소합니다. 수소가 시스템에 추가되면 평형은 새로운 양의 암모니아가 형성되는 방향(오른쪽)으로 이동합니다. 평형 시스템에 암모니아가 도입되는 반면, 르 샤틀리에의 원리 , 출발 물질의 형성에 유리한 공정(왼쪽)으로 평형이 이동하게 됩니다. 암모니아 농도는 일부가 질소와 수소로 분해되어 감소해야 합니다.
구성 요소 중 하나의 농도가 감소하면 시스템의 평형 상태가 이 구성 요소의 형성 방향으로 이동합니다.
영향 압력 변화 기체 성분이 연구 중인 공정에 참여하고 총 분자 수가 변경되면 의미가 있습니다. 시스템의 총 분자 수가 남아 있으면 영구적인, 압력의 변화 영향을 미치지 않습니다예를 들면 다음과 같습니다.
I2(g) + H2(g) = 2HI(g)
평형 시스템의 부피를 줄임으로써 전체 압력이 증가하면 평형은 부피가 감소하는 방향으로 이동합니다. 저것들. 숫자를 줄이는 방향으로 가스시스템에서. 반응:
N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g)
4개의 가스 분자(1 N 2 (g) 및 3 H 2 (g))에서 2개의 가스 분자가 형성됩니다(2 NH 3 (g)), 즉 시스템의 압력이 감소합니다. 결과적으로 압력이 증가하면 추가 양의 암모니아가 형성됩니다. 평형은 형성 방향(오른쪽)으로 이동합니다.
시스템의 온도가 일정하면 시스템의 전체 압력이 변경되어도 평형 상수가 변경되지 않습니다. 에게.
온도변화 시스템은 평형 변위뿐만 아니라 평형 상수에도 영향을 미칩니다 에게.일정한 압력에서 평형 시스템에 추가 열이 전달되면 평형은 열 흡수 방향으로 이동합니다. 고려하다:
N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g) + 22 kcal
그래서 보시다시피 직접반응은 열 방출로 진행되고, 역반응은 흡수로 진행됩니다. 온도가 증가함에 따라 이 반응의 평형은 암모니아 분해 반응 쪽으로 이동합니다(왼쪽). 그것은 외부 영향, 즉 온도 상승을 나타나고 약화시킵니다. 반대로 냉각은 암모니아 합성 방향(오른쪽)으로 평형을 이동시킵니다. 반응은 발열성이고 냉각에 저항합니다.
따라서 온도가 상승하면 변화가 유리해집니다. 화학 평형흡열 반응 쪽으로, 온도는 발열 과정 쪽으로 떨어진다. . 평형 상수모든 발열 과정은 온도가 증가함에 따라 감소하고 흡열 과정은 증가합니다.
