Antara tindak balas berikut, yang manakah boleh diterbalikkan? Tindak balas kimia boleh balik dan tidak boleh balik

Tindak balas kimia boleh balik dan tidak boleh balik. Keseimbangan kimia. Peralihan keseimbangan di bawah pengaruh pelbagai faktor

Keseimbangan kimia

Tindak balas kimia yang berjalan dalam satu arah dipanggil tidak dapat dipulihkan.

Kebanyakan proses kimia adalah boleh diterbalikkan. Ini bermakna di bawah keadaan yang sama kedua-dua tindak balas ke hadapan dan sebaliknya berlaku (terutamanya jika kita bercakap tentang sistem tertutup).

Sebagai contoh:

a) tindak balas

$CaCO_3(→)↖(t)CaO+CO_2$

dalam sistem terbuka tidak dapat dipulihkan;

b) tindak balas yang sama

$CaCO_3⇄CaO+CO_2$

dalam sistem tertutup boleh diterbalikkan.

Mari kita pertimbangkan dengan lebih terperinci proses yang berlaku semasa tindak balas boleh balik, sebagai contoh, untuk tindak balas bersyarat:

Berdasarkan hukum tindakan jisim, kadar tindak balas langsung

$(υ)↖(→)=k_(1) C_(A)^(α) C_(B)^(β)$

Oleh kerana kepekatan bahan $A$ dan $B$ berkurangan dari semasa ke semasa, kadar tindak balas langsung juga berkurangan.

Kemunculan produk tindak balas bermakna kemungkinan tindak balas terbalik, dan dari masa ke masa kepekatan bahan $C$ dan $D$ meningkat, yang bermaksud kadar tindak balas terbalik juga meningkat:

$(υ)↖(→)=k_(2) C_(C)^(γ) C_(D)^(δ)$

Lambat laun keadaan akan dicapai di mana kadar tindak balas ke hadapan dan ke belakang menjadi sama

${υ}↖{→}={υ}↖{←}$

Keadaan sistem di mana kadar tindak balas ke hadapan adalah sama dengan kadar tindak balas songsang dipanggil keseimbangan kimia.

Dalam kes ini, kepekatan bahan tindak balas dan hasil tindak balas kekal tidak berubah. Mereka dipanggil kepekatan keseimbangan. Pada peringkat makro, nampaknya secara keseluruhan tiada apa yang berubah. Tetapi sebenarnya, kedua-dua proses hadapan dan belakang terus berlaku, tetapi pada kelajuan yang sama. Oleh itu, keseimbangan sedemikian dalam sistem dipanggil mudah alih Dan dinamik.

Pemalar keseimbangan

Mari kita nyatakan kepekatan keseimbangan bahan sebagai $[A], [B], [C], [D]$.

Kemudian sejak $(υ)↖(→)=(υ)↖(←), k_(1)·[A]^(α)·[B]^(β)=k_(2)·[C]^ ( γ)·[D]^(δ)$, dari mana

$([C]^(γ)·[D]^(δ))/([A]^(α)·[B]^(β))=(k_1)/(k_2)=K_(sama) $

di mana $γ, δ, α, β$ ialah eksponen yang sama dengan pekali dalam tindak balas boleh balik; $K_(sama)$ ialah pemalar keseimbangan kimia.

Ungkapan yang terhasil secara kuantitatif menerangkan keadaan keseimbangan dan merupakan ungkapan matematik hukum tindakan jisim untuk sistem keseimbangan.

Pada suhu malar, pemalar keseimbangan ialah nilai malar untuk tindak balas boleh balik yang diberikan. Ia menunjukkan hubungan antara kepekatan hasil tindak balas (penumerator) dan bahan permulaan (penyebut), yang ditubuhkan pada keseimbangan.

Pemalar keseimbangan dikira daripada data eksperimen, menentukan kepekatan keseimbangan bahan permulaan dan hasil tindak balas pada suhu tertentu.

Nilai pemalar keseimbangan mencirikan hasil hasil tindak balas dan kesempurnaan kemajuannya. Jika kita mendapat $K_(sama) >> 1$, ini bermakna pada keseimbangan $[C]^(γ)·[D]^(δ) >> [A]^(α)·[B]^( β )$, iaitu kepekatan hasil tindak balas mengatasi kepekatan bahan permulaan, dan hasil hasil tindak balas adalah tinggi.

Pada $K_(sama)

$CH_3COOC_2H_5+H_2O⇄CH_3COOH+C_2H_5OH$

pemalar keseimbangan

$K_(sama)=(·)/(·)$

pada $20°С$ nilainya ialah $0.28$ (iaitu kurang daripada $1$). Ini bermakna sebahagian besar ester tidak dihidrolisiskan.

Dalam kes tindak balas heterogen, ungkapan pemalar keseimbangan termasuk kepekatan hanya bahan-bahan yang berada dalam fasa gas atau cecair. Sebagai contoh, untuk tindak balas

pemalar keseimbangan dinyatakan seperti berikut:

$K_(sama)=(^2)/()$

Nilai pemalar keseimbangan bergantung kepada sifat bahan tindak balas dan suhu.

Pemalar tidak bergantung pada kehadiran mangkin, kerana ia mengubah tenaga pengaktifan kedua-dua tindak balas ke hadapan dan sebaliknya dengan jumlah yang sama. Mangkin hanya boleh mempercepatkan permulaan keseimbangan tanpa menjejaskan nilai pemalar keseimbangan.

Peralihan keseimbangan di bawah pengaruh pelbagai faktor

Keadaan keseimbangan dikekalkan selama-lamanya di bawah keadaan luaran yang tetap: suhu, kepekatan bahan permulaan, tekanan (jika gas mengambil bahagian dalam tindak balas atau terbentuk).

Dengan mengubah keadaan ini, adalah mungkin untuk memindahkan sistem dari satu keadaan keseimbangan ke keadaan lain yang memenuhi syarat baru. Peralihan ini dipanggil anjakan atau peralihan keseimbangan.

Mari kita pertimbangkan cara yang berbeza untuk mengalihkan keseimbangan menggunakan contoh tindak balas antara nitrogen dan hidrogen untuk membentuk ammonia:

$N_2+3H_2⇄2HN_3+Q$

$K_(sama)=(^2)/(·^3)$

Kesan perubahan kepekatan bahan

Apabila nitrogen $N_2$ dan hidrogen $H_2$ ditambah kepada campuran tindak balas, kepekatan gas-gas ini meningkat, yang bermaksud kadar tindak balas langsung meningkat. Keseimbangan beralih ke kanan, ke arah hasil tindak balas, i.e. ke arah ammonia $NH_3$.

Kesimpulan yang sama boleh dibuat dengan menganalisis ungkapan untuk pemalar keseimbangan. Apabila kepekatan nitrogen dan hidrogen meningkat, penyebut bertambah, dan oleh kerana $K_(sama)$ ialah nilai tetap, pengangka mesti meningkat. Oleh itu, jumlah hasil tindak balas $NH_3$ dalam campuran tindak balas akan meningkat.

Peningkatan kepekatan hasil tindak balas ammonia $NH_3$ akan membawa kepada peralihan keseimbangan ke kiri, ke arah pembentukan bahan permulaan. Kesimpulan ini boleh dibuat berdasarkan alasan yang sama.

Kesan Perubahan Tekanan

Perubahan dalam tekanan hanya memberi kesan kepada sistem yang sekurang-kurangnya satu daripada bahan berada dalam keadaan gas. Apabila tekanan meningkat, isipadu gas berkurangan, yang bermaksud kepekatannya meningkat.

Mari kita andaikan bahawa tekanan dalam sistem tertutup meningkat, sebagai contoh, $2$ kali. Ini bermakna kepekatan semua bahan gas ($N_2, H_2, NH_3$) dalam tindak balas yang sedang kita pertimbangkan akan meningkat sebanyak $2$ kali ganda. Dalam kes ini, pengangka dalam ungkapan untuk $K_(sama)$ akan meningkat sebanyak 4 kali, dan penyebut sebanyak $16$ kali, i.e. baki akan terganggu. Untuk memulihkannya, kepekatan ammonia mesti meningkat dan kepekatan nitrogen dan hidrogen mesti berkurangan. Baki akan beralih ke kanan. Perubahan dalam tekanan hampir tidak mempunyai kesan ke atas isipadu cecair dan pepejal, i.e. tidak mengubah konsentrasi mereka. Akibatnya, keadaan keseimbangan kimia tindak balas yang tidak melibatkan gas tidak bergantung kepada tekanan.

Kesan perubahan suhu

Apabila suhu meningkat, seperti yang anda ketahui, kadar semua tindak balas (ekso- dan endotermik) meningkat. Selain itu, peningkatan suhu mempunyai kesan yang lebih besar pada kadar tindak balas yang mempunyai tenaga pengaktifan yang tinggi, dan oleh itu adalah endotermik.

Oleh itu, kadar tindak balas songsang (endotermik dalam contoh kita) meningkat lebih daripada kadar tindak balas ke hadapan. Keseimbangan akan beralih ke arah proses yang disertai dengan penyerapan tenaga.

Arah anjakan keseimbangan boleh diramal menggunakan prinsip Le Chatelier (1884):

Jika pengaruh luaran dikenakan ke atas sistem yang berada dalam keseimbangan (kepekatan, tekanan, perubahan suhu), maka keseimbangan beralih ke sisi yang melemahkan pengaruh ini.

Mari kita buat kesimpulan:

dengan peningkatan kepekatan bahan tindak balas, keseimbangan kimia sistem beralih ke arah pembentukan produk tindak balas;
dengan peningkatan kepekatan produk tindak balas, keseimbangan kimia sistem beralih ke arah pembentukan bahan permulaan;
dengan peningkatan tekanan, keseimbangan kimia sistem beralih ke arah tindak balas di mana isipadu bahan gas yang terbentuk adalah lebih kecil;
dengan peningkatan suhu, keseimbangan kimia sistem beralih ke arah tindak balas endotermik;
dengan penurunan suhu - ke arah proses eksotermik.

Prinsip Le Chatelier boleh digunakan bukan sahaja untuk tindak balas kimia, tetapi juga untuk banyak proses lain: penyejatan, pemeluwapan, lebur, penghabluran, dll. Dalam pengeluaran produk kimia yang paling penting, prinsip dan pengiraan Le Chatelier yang timbul daripada undang-undang tindakan jisim memungkinkan untuk mencari keadaan sedemikian untuk menjalankan proses kimia yang memberikan hasil maksimum bahan yang dikehendaki.

Tindak balas kimia yang berjalan dalam satu arah dipanggil tidak dapat dipulihkan.

Kebanyakan proses kimia adalah boleh diterbalikkan. Ini bermakna di bawah keadaan yang sama kedua-dua tindak balas ke hadapan dan sebaliknya berlaku (terutamanya jika kita bercakap tentang sistem tertutup).

Sebagai contoh:

a) tindak balas

dalam sistem terbuka tidak dapat dipulihkan;

b) tindak balas yang sama

dalam sistem tertutup boleh balik.

Keseimbangan kimia

Mari kita pertimbangkan dengan lebih terperinci proses yang berlaku semasa tindak balas boleh balik, sebagai contoh, untuk tindak balas bersyarat:

Berdasarkan undang-undang tindakan massa kadar tindak balas ke hadapan:

Oleh kerana kepekatan bahan A dan B berkurangan dari semasa ke semasa, kadar tindak balas langsung juga berkurangan.

Kemunculan produk tindak balas bermakna kemungkinan tindak balas terbalik, dan dari masa ke masa kepekatan bahan C dan D meningkat, yang bermaksud bahawa kelajuan tindak balas terbalik.

Lambat laun keadaan akan dicapai di mana kadar tindak balas hadapan dan belakang menjadi sama = .

Keadaan sistem di mana kadar tindak balas ke hadapan adalah sama dengan kadar tindak balas songsang dipanggil keseimbangan kimia.

Dalam kes ini, kepekatan bahan tindak balas dan hasil tindak balas kekal tidak berubah. Mereka dipanggil kepekatan keseimbangan. Pada peringkat makro, nampaknya secara keseluruhan tiada apa yang berubah. Tetapi sebenarnya, kedua-dua proses hadapan dan belakang terus berlaku, tetapi pada kelajuan yang sama. Oleh itu, keseimbangan sedemikian dalam sistem dipanggil mudah alih dan dinamik.

Mari kita nyatakan kepekatan keseimbangan bahan [A], [B], [C], [D]. Maka sejak = , k 1 [A] α [B] β = k 2 [C] γ [D] δ , di mana

dengan α, β, γ, δ ialah eksponen, sama dengan pekali dalam tindak balas boleh balik; K sama - pemalar keseimbangan kimia.

Ungkapan yang terhasil menggambarkan secara kuantitatif keadaan keseimbangan dan merupakan ungkapan matematik bagi hukum tindakan jisim untuk sistem keseimbangan.

Pada suhu malar, pemalar keseimbangan ialah nilai malar untuk tindak balas boleh balik yang diberikan. Ia menunjukkan hubungan antara kepekatan hasil tindak balas (penumerator) dan bahan permulaan (penyebut), yang ditubuhkan pada keseimbangan.

Pemalar keseimbangan dikira daripada data eksperimen, menentukan kepekatan keseimbangan bahan permulaan dan hasil tindak balas pada suhu tertentu.

Nilai pemalar keseimbangan mencirikan hasil hasil tindak balas dan kesempurnaan kemajuannya. Jika kita mendapat K » 1, ini bermakna pada keseimbangan [C] γ [D] δ "[A] α [B] β , iaitu, kepekatan hasil tindak balas mengatasi kepekatan bahan permulaan, dan hasil hasil tindak balas adalah tinggi.

Pada K sama dengan « 1, hasil produk tindak balas adalah sama rendah. Contohnya, untuk tindak balas hidrolisis asid asetik etil ester

pemalar keseimbangan:

pada 20 °C ia mempunyai nilai 0.28 (iaitu, kurang daripada 1).

Ini bermakna sebahagian besar ester tidak dihidrolisiskan.

Dalam kes tindak balas heterogen, ungkapan pemalar keseimbangan termasuk kepekatan hanya bahan-bahan yang berada dalam fasa gas atau cecair. Sebagai contoh, untuk tindak balas

Pemalar keseimbangan dinyatakan seperti berikut:

Nilai pemalar keseimbangan bergantung kepada sifat bahan tindak balas dan suhu.

Pemalar tidak bergantung kepada kehadiran mangkin, kerana ia mengubah tenaga pengaktifan kedua-dua tindak balas hadapan dan belakang dengan jumlah yang sama. Mangkin hanya boleh mempercepatkan permulaan keseimbangan tanpa menjejaskan nilai pemalar keseimbangan.

Keadaan keseimbangan dikekalkan selama-lamanya di bawah keadaan luaran yang tetap: suhu, kepekatan bahan permulaan, tekanan (jika gas mengambil bahagian dalam tindak balas atau terbentuk).

Dengan mengubah keadaan ini, adalah mungkin untuk memindahkan sistem dari satu keadaan keseimbangan ke keadaan lain yang memenuhi syarat baru. Peralihan ini dipanggil anjakan atau peralihan keseimbangan.

Mari kita pertimbangkan cara yang berbeza untuk mengalihkan keseimbangan menggunakan contoh tindak balas antara nitrogen dan hidrogen untuk membentuk ammonia:

Kesan perubahan kepekatan bahan

Apabila nitrogen N2 dan hidrogen H2 ditambah kepada campuran tindak balas, kepekatan gas-gas ini meningkat, yang bermaksud kadar tindak balas ke hadapan meningkat. Keseimbangan beralih ke kanan, ke arah hasil tindak balas, iaitu ke arah ammonia NH 3.

N 2 +3H 2 → 2NH 3

Kesimpulan yang sama boleh dibuat dengan menganalisis ungkapan untuk pemalar keseimbangan. Apabila kepekatan nitrogen dan hidrogen meningkat, penyebut bertambah, dan kerana K adalah sama. - nilai adalah tetap, pengangka mesti meningkat. Oleh itu, jumlah produk tindak balas NH 3 dalam campuran tindak balas akan meningkat.

Peningkatan kepekatan produk tindak balas ammonia NH 3 akan membawa kepada peralihan keseimbangan ke kiri, ke arah pembentukan bahan permulaan. Kesimpulan ini boleh dibuat berdasarkan alasan yang sama.

Kesan Perubahan Tekanan

Mari kita anggap bahawa tekanan dalam sistem tertutup meningkat, sebagai contoh, sebanyak 2 kali. Ini bermakna kepekatan semua bahan gas (N 2, H 2, NH 3) dalam tindak balas yang dipertimbangkan akan meningkat sebanyak 2 kali ganda. Dalam kes ini, pengangka dalam ungkapan untuk K sama akan meningkat sebanyak 4 kali, dan penyebut sebanyak 16 kali, iaitu, keseimbangan akan terganggu. Untuk memulihkannya, kepekatan ammonia mesti meningkat dan kepekatan nitrogen dan hidrogen mesti berkurangan. Baki akan beralih ke kanan. Perubahan dalam tekanan hampir tidak mempunyai kesan ke atas isipadu cecair dan pepejal, iaitu ia tidak mengubah kepekatannya. Oleh itu, keadaan keseimbangan kimia tindak balas yang tidak melibatkan gas tidak bergantung kepada tekanan.

Kesan perubahan suhu

Apabila suhu meningkat, kadar semua tindak balas (ekso- dan endotermik) meningkat. Selain itu, peningkatan suhu mempunyai kesan yang lebih besar pada kadar tindak balas yang mempunyai tenaga pengaktifan yang lebih tinggi, yang bermaksud endotermik.

Oleh itu, kadar tindak balas songsang (endotermik) meningkat lebih daripada kadar tindak balas ke hadapan. Keseimbangan akan beralih ke arah proses yang disertai dengan penyerapan tenaga.

Arah anjakan keseimbangan boleh diramal menggunakan Prinsip Le Chatelier:

Jika pengaruh luaran dikenakan ke atas sistem yang berada dalam keseimbangan (kepekatan, tekanan, perubahan suhu), maka keseimbangan beralih ke sisi yang melemahkan pengaruh ini.

Oleh itu:

Apabila kepekatan bahan tindak balas meningkat, keseimbangan kimia sistem beralih ke arah pembentukan produk tindak balas;

Apabila kepekatan hasil tindak balas meningkat, keseimbangan kimia sistem beralih ke arah pembentukan bahan permulaan;

Apabila tekanan meningkat, keseimbangan kimia sistem beralih ke arah tindak balas di mana isipadu bahan gas yang terbentuk adalah lebih kecil;

Apabila suhu meningkat, keseimbangan kimia sistem beralih ke arah tindak balas endotermik;

Apabila suhu menurun, ia bergerak ke arah proses eksotermik.

Bahan rujukan untuk mengambil ujian:

meja Mendeleev

Jadual keterlarutan

Di antara pelbagai klasifikasi jenis tindak balas, contohnya yang ditentukan oleh kesan haba (eksotermik dan endotermik), oleh perubahan dalam keadaan pengoksidaan bahan (redoks), dengan bilangan komponen yang mengambil bahagian di dalamnya (penguraian, sebatian) dan seterusnya, tindak balas yang berlaku dalam dua arah bersama, sebaliknya dipanggil boleh diterbalikkan . Alternatif kepada tindak balas boleh balik ialah tindak balas tidak dapat dipulihkan, semasa produk akhir (mendakan, bahan gas, air) terbentuk. Antara tindak balas ini adalah seperti berikut:

Pertukaran tindak balas antara larutan garam, di mana sama ada mendakan tidak larut terbentuk - CaCO 3:

Ca(OH) 2 + K 2 CO 3 → CaCO 3↓ + 2KON (1)

atau bahan gas - CO 2:

3 K 2 CO 3 + 2H 3 RO 4 →2K 3 RO 4 + 3 CO 2+ 3H 2 O (2)

atau bahan boleh bercerai sedikit diperoleh - H 2 O:

2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2 H 2O(3)

Jika kita menganggap tindak balas boleh balik, maka ia bukan sahaja ke arah hadapan (dalam tindak balas 1,2,3 dari kiri ke kanan), tetapi juga dalam arah yang bertentangan. Contoh tindak balas sedemikian ialah sintesis ammonia daripada bahan gas - hidrogen dan nitrogen:

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (4)

Oleh itu, tindak balas kimia dipanggil boleh balik jika ia berjalan bukan sahaja dalam arah hadapan (→), tetapi juga dalam arah songsang (←) dan ditunjukkan oleh simbol (↔).

Ciri utama tindak balas jenis ini ialah produk tindak balas terbentuk daripada bahan permulaan, tetapi pada masa yang sama, reagen permulaan terbentuk daripada produk yang sama. Jika kita mempertimbangkan tindak balas (4), maka dalam unit masa relatif, serentak dengan pembentukan dua mol ammonia, penguraian mereka akan berlaku dengan pembentukan tiga mol hidrogen dan satu mol nitrogen. Mari kita nyatakan kadar tindak balas langsung (4) dengan simbol V 1, maka ungkapan untuk kadar ini akan mengambil bentuk:

V 1 = kˑ [Н 2 ] 3 ˑ , (5)

di mana nilai “k” ditakrifkan sebagai pemalar kadar tindak balas yang diberikan, nilai [H 2 ] 3 dan sepadan dengan kepekatan bahan permulaan yang dinaikkan kepada kuasa yang sepadan dengan pekali dalam persamaan tindak balas. Selaras dengan prinsip keterbalikan, kadar tindak balas songsang akan mengambil ungkapan:

V 2 = kˑ 2 (6)

Pada saat permulaan masa, kadar tindak balas ke hadapan mengambil nilai yang paling besar. Tetapi secara beransur-ansur kepekatan reagen permulaan berkurangan dan kadar tindak balas menjadi perlahan. Pada masa yang sama, kadar tindak balas terbalik mula meningkat. Apabila kadar tindak balas ke hadapan dan ke belakang menjadi sama (V 1 = V 2), keadaan keseimbangan , di mana tiada lagi perubahan dalam kepekatan kedua-dua reagen awal dan terhasil.

Perlu diingatkan bahawa beberapa tindak balas yang tidak dapat dipulihkan tidak boleh diambil secara literal. Mari kita berikan contoh tindak balas yang paling kerap disebut bagi logam dengan asid, khususnya, zink dengan asid hidroklorik:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (7)

Malah, zink, apabila dibubarkan dalam asid, membentuk garam: zink klorida dan gas hidrogen, tetapi selepas beberapa lama kadar tindak balas langsung menjadi perlahan apabila kepekatan garam dalam larutan meningkat. Apabila tindak balas secara praktikal berhenti, sejumlah asid hidroklorik akan hadir dalam larutan bersama-sama dengan zink klorida, jadi tindak balas (7) hendaklah diberikan dalam bentuk berikut:

2Zn + 2HCl = 2ZnНCl + H2 (8)

Atau dalam kes pembentukan mendakan tidak larut yang diperoleh dengan menggabungkan larutan Na 2 SO 4 dan BaCl 2:

Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl (9)

garam termendak BaSO 4, walaupun sedikit, akan terurai menjadi ion:

BaSO 4 ↔ Ba 2+ + SO 4 2- (10)

Oleh itu, konsep tindak balas tak boleh balik dan tindak balas tak boleh balik adalah relatif. Tetapi bagaimanapun, baik dalam alam semula jadi dan dalam aktiviti praktikal orang, tindak balas ini sangat penting. Contohnya, proses pembakaran hidrokarbon atau bahan organik yang lebih kompleks, seperti alkohol:

CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O (11)

2C 2 H 5 OH + 5O 2 = 4CO 2 + 6H 2 O (12)

adalah proses yang tidak dapat dipulihkan sepenuhnya. Ia akan dianggap sebagai mimpi bahagia manusia jika reaksi (11) dan (12) boleh diterbalikkan! Kemudian adalah mungkin untuk mensintesis gas dan petrol dan alkohol sekali lagi daripada CO 2 dan H 2 O! Sebaliknya, tindak balas boleh balik seperti (4) atau pengoksidaan sulfur dioksida:

SO 2 + O 2 ↔ SO 3 (13)

adalah asas dalam penghasilan garam ammonium, asid nitrik, asid sulfurik, dan sebatian bukan organik dan organik yang lain. Tetapi tindak balas ini boleh diterbalikkan! Dan untuk mendapatkan produk akhir: NH 3 atau SO 3, perlu menggunakan kaedah teknologi seperti: menukar kepekatan reagen, mengubah tekanan, meningkatkan atau menurunkan suhu. Tetapi ini sudah menjadi subjek topik seterusnya: "Peralihan dalam keseimbangan kimia."

laman web, apabila menyalin bahan sepenuhnya atau sebahagian, pautan ke sumber diperlukan.

Semua tindak balas kimia boleh dibahagikan kepada dua kumpulan: tindak balas tidak boleh balik dan tindak balas boleh balik. Tindak balas tidak dapat dipulihkan diteruskan hingga selesai - sehingga salah satu bahan tindak balas dimakan sepenuhnya. Tindak balas boleh balik tidak diteruskan hingga selesai: dalam tindak balas boleh balik, tiada satu pun bahan tindak balas dimakan sepenuhnya. Perbezaan ini disebabkan oleh fakta bahawa tindak balas tidak dapat dipulihkan hanya boleh diteruskan dalam satu arah. Tindak balas boleh balik boleh berlaku dalam kedua-dua arah ke hadapan dan sebaliknya.

Mari kita lihat dua contoh.

Contoh 1. Interaksi antara zink dan asid nitrik pekat berjalan mengikut persamaan:

Dengan jumlah asid nitrik yang mencukupi, tindak balas hanya akan berakhir apabila semua zink telah dibubarkan. Di samping itu, jika anda cuba menjalankan tindak balas ini dalam arah yang bertentangan - melepasi nitrogen dioksida melalui larutan zink nitrat, maka zink logam dan asid nitrik tidak akan berfungsi - tindak balas ini tidak boleh diteruskan ke arah yang bertentangan. Oleh itu, interaksi zink dengan asid nitrik adalah tindak balas yang tidak dapat dipulihkan.

Contoh 2. Sintesis ammonia berjalan mengikut persamaan:

Jika anda mencampurkan satu mol nitrogen dengan tiga mol hidrogen, wujudkan keadaan dalam sistem yang sesuai untuk tindak balas berlaku, dan selepas masa yang mencukupi, analisis campuran gas, hasil analisis akan menunjukkan bahawa bukan sahaja tindak balas produk (ammonia) akan hadir dalam sistem, tetapi juga bahan awal (nitrogen dan hidrogen). Jika sekarang, di bawah keadaan yang sama, bukan campuran nitrogen-hidrogen, tetapi ammonia diletakkan sebagai bahan permulaan, maka adalah mungkin untuk mencari bahagian ammonia akan terurai menjadi nitrogen dan hidrogen, dan nisbah akhir antara kuantiti daripada ketiga-tiga bahan akan sama seperti dalam kes itu, apabila bermula daripada campuran nitrogen dan hidrogen. Oleh itu, sintesis ammonia adalah tindak balas boleh balik.

Dalam persamaan tindak balas boleh balik, anak panah boleh digunakan sebagai ganti tanda sama; ia melambangkan tindak balas yang berlaku dalam kedua-dua arah hadapan dan arah belakang.

Dalam Rajah. Rajah 68 menunjukkan perubahan dalam kadar tindak balas ke hadapan dan ke belakang dari semasa ke semasa. Pada mulanya, apabila mencampurkan bahan permulaan, kadar tindak balas hadapan adalah tinggi, dan kadar tindak balas songsang adalah sifar Apabila tindak balas berjalan, bahan permulaan dimakan dan kepekatannya menurun.

nasi. 63. Perubahan dalam kelajuan tindak balas ke hadapan dan ke belakang dari semasa ke semasa.

Akibatnya, kadar tindak balas ke hadapan berkurangan. Pada masa yang sama, produk tindak balas muncul dan kepekatannya meningkat. Akibatnya, tindak balas terbalik mula berlaku, dan kelajuannya secara beransur-ansur meningkat. Apabila kadar tindak balas ke hadapan dan sebaliknya menjadi sama, keseimbangan kimia berlaku. Oleh itu, dalam contoh terakhir, keseimbangan diwujudkan antara nitrogen, hidrogen dan ammonia.

Keseimbangan kimia dipanggil keseimbangan dinamik. Ini menekankan bahawa pada keseimbangan kedua-dua tindak balas ke hadapan dan sebaliknya berlaku, tetapi kadarnya adalah sama, akibatnya perubahan dalam sistem tidak dapat dilihat.

Ciri kuantitatif keseimbangan kimia ialah nilai yang dipanggil pemalar keseimbangan kimia. Mari kita pertimbangkan menggunakan contoh tindak balas sintesis iodida-hidrogen:

Menurut undang-undang tindakan jisim, kadar tindak balas ke hadapan dan ke belakang dinyatakan dengan persamaan:

Pada keseimbangan, kadar tindak balas ke hadapan dan sebaliknya adalah sama antara satu sama lain, oleh itu

Nisbah pemalar kadar bagi tindak balas ke hadapan dan belakang juga adalah pemalar. Ia dipanggil pemalar keseimbangan bagi tindak balas ini (K):

Dari sini akhirnya

Di sebelah kiri persamaan ini ialah kepekatan bahan-bahan berinteraksi yang ditubuhkan pada keseimbangan - kepekatan keseimbangan. Bahagian kanan persamaan ialah kuantiti malar (pada suhu malar).

Ia boleh ditunjukkan bahawa dalam kes umum tindak balas boleh balik

pemalar keseimbangan akan dinyatakan dengan persamaan:

Di sini, huruf besar menunjukkan formula bahan, dan huruf kecil menunjukkan pekali dalam persamaan tindak balas.

Oleh itu, pada suhu malar, pemalar keseimbangan tindak balas boleh balik ialah nilai malar yang menunjukkan nisbah antara kepekatan hasil tindak balas (penumerator) dan bahan permulaan (penyebut) yang ditubuhkan pada keseimbangan.

Persamaan pemalar keseimbangan menunjukkan bahawa di bawah keadaan keseimbangan, kepekatan semua bahan yang mengambil bahagian dalam tindak balas adalah berkaitan antara satu sama lain. Perubahan dalam kepekatan mana-mana bahan ini memerlukan perubahan dalam kepekatan semua bahan lain; akibatnya, kepekatan baru ditubuhkan, tetapi nisbah antara mereka sekali lagi sepadan dengan pemalar keseimbangan.

Nilai berangka pemalar keseimbangan, kepada anggaran pertama, mencirikan hasil tindak balas yang diberikan. Sebagai contoh, apabila hasil tindak balas adalah tinggi, kerana dalam kes ini

iaitu, pada keseimbangan, kepekatan hasil tindak balas adalah jauh lebih besar daripada kepekatan bahan permulaan, dan ini bermakna hasil tindak balas adalah tinggi. Apabila (atas sebab yang sama) hasil tindak balas adalah rendah.

Dalam kes tindak balas heterogen, ungkapan pemalar keseimbangan, serta ungkapan hukum tindakan jisim (lihat § 58), termasuk kepekatan hanya bahan-bahan yang berada dalam fasa gas atau cecair. Sebagai contoh, untuk tindak balas

pemalar keseimbangan mempunyai bentuk:

Nilai pemalar keseimbangan bergantung kepada sifat bahan yang bertindak balas dan pada suhu. Ia tidak bergantung kepada kehadiran pemangkin. Seperti yang telah disebutkan, pemalar keseimbangan adalah sama dengan nisbah pemalar kadar tindak balas hadapan dan belakang. Oleh kerana pemangkin mengubah tenaga pengaktifan kedua-dua tindak balas hadapan dan belakang dengan jumlah yang sama (lihat § 60), ia tidak menjejaskan nisbah pemalar kadarnya.

Oleh itu, mangkin tidak menjejaskan nilai pemalar keseimbangan dan, oleh itu, tidak boleh menambah atau mengurangkan hasil tindak balas. Ia hanya boleh mempercepatkan atau memperlahankan permulaan keseimbangan.