Athari za kemikali zinazoweza kutenduliwa na zisizoweza kutenduliwa. Usawa wa kemikali. Shift ya usawa chini ya ushawishi wa mambo mbalimbali
Usawa wa kemikali
Athari za kemikali zinazoendelea katika mwelekeo mmoja huitwa isiyoweza kutenduliwa.
Michakato mingi ya kemikali ni inayoweza kugeuzwa. Hii inamaanisha kuwa chini ya hali sawa, athari za mbele na nyuma hufanyika (haswa ikiwa tunazungumza juu ya mifumo iliyofungwa).
Kwa mfano:
a) majibu
$CaCO_3(→)↖(t)CaO+CO_2$
katika mfumo wazi hauwezi kutenduliwa;
b) majibu sawa
$CaCO_3⇄CaO+CO_2$
katika mfumo funge inaweza kutenduliwa.
Wacha tuzingatie kwa undani zaidi michakato inayotokea wakati wa athari zinazoweza kubadilishwa, kwa mfano, kwa athari ya masharti:
Kulingana na sheria ya hatua ya wingi, kiwango cha majibu ya moja kwa moja
$(υ)↖(→)=k_(1) C_(A)^(α) C_(B)^(β)$
Kwa kuwa viwango vya vitu $A$ na $B$ hupungua kwa muda, kasi ya majibu ya moja kwa moja pia hupungua.
Kuonekana kwa bidhaa za majibu kunamaanisha uwezekano wa athari ya kinyume, na baada ya muda mkusanyiko wa vitu $C$ na $D$ huongezeka, ambayo inamaanisha kasi ya majibu ya kinyume pia huongezeka:
$(υ)↖(→)=k_(2) C_(C)^(γ) C_(D)^(δ)$
Hivi karibuni au baadaye hali itafikiwa ambapo viwango vya maitikio ya mbele na ya nyuma yatakuwa sawa
${υ}↖{→}={υ}↖{←}$
Hali ya mfumo ambao kiwango cha mmenyuko wa mbele ni sawa na kiwango cha mmenyuko wa nyuma inaitwa usawa wa kemikali.
Katika kesi hii, viwango vya reactants na bidhaa za majibu hubakia bila kubadilika. Wanaitwa viwango vya usawa. Katika kiwango cha jumla, inaonekana kuwa hakuna chochote kinachobadilika. Lakini kwa kweli, michakato ya mbele na ya nyuma inaendelea kutokea, lakini kwa kasi sawa. Kwa hiyo, usawa huo katika mfumo unaitwa rununu Na yenye nguvu.
Usawa wa mara kwa mara
Hebu tuonyeshe viwango vya usawa vya dutu kama $[A], [B], [C], [D]$.
Kisha kwa kuwa $(υ)↖(→)=(υ)↖(←), k_(1)·[A]^(α)·[B]^(β)=k_(2)·[C]^ ( γ)·[D]^(δ)$, inatoka wapi
$([C]^(γ)·[D]^(δ))/([A]^(α)·[B]^(β))=(k_1)/(k_2)=K_(sawa) $
ambapo $γ, δ, α, β$ ni vipanuzi sawa na mgawo katika maitikio inayoweza kutenduliwa; $K_(sawa)$ ni usawa wa kemikali usiobadilika.
Usemi unaotokana kwa kiasi unaelezea hali ya usawa na ni usemi wa kihisabati wa sheria ya vitendo vya wingi kwa mifumo ya usawa.
Kwa joto la mara kwa mara, usawa wa usawa ni thamani ya mara kwa mara kwa majibu fulani ya kugeuzwa. Inaonyesha uhusiano kati ya viwango vya bidhaa za majibu (numerator) na vitu vya kuanzia (denominator), ambayo imeanzishwa kwa usawa.
Vipengele vya usawa vinahesabiwa kutoka kwa data ya majaribio, kuamua viwango vya usawa wa vitu vya kuanzia na bidhaa za majibu kwa joto fulani.
Thamani ya mara kwa mara ya usawa inaashiria mavuno ya bidhaa za mmenyuko na ukamilifu wa maendeleo yake. Tukipata $K_(sawa) >> 1$, hii ina maana kwamba kwa usawa $[C]^(γ)·[D]^(δ) >> [A]^(α)·[B]^( β )$, i.e. viwango vya bidhaa za mmenyuko hushinda viwango vya vitu vya kuanzia, na mavuno ya bidhaa za mmenyuko ni ya juu.
Kwa $K_(sawa)
$CH_3COOC_2H_5+H_2O⇄CH_3COOH+C_2H_5OH$
usawa mara kwa mara
$K_(sawa)=(·)/(·)$
kwa $20°С$ thamani ni $0.28$ (yaani chini ya $1$). Hii ina maana kwamba sehemu kubwa ya ester haikuwa hidrolisisi.
Katika kesi ya athari tofauti, usemi wa mara kwa mara wa usawa ni pamoja na viwango vya vitu tu ambavyo viko katika awamu ya gesi au kioevu. Kwa mfano, kwa majibu
usawa wa mara kwa mara unaonyeshwa kama ifuatavyo:
$K_(sawa)=(^2)/()$
Thamani ya mara kwa mara ya usawa inategemea asili ya reactants na joto.
Mara kwa mara haitegemei uwepo wa kichocheo, kwani inabadilisha nishati ya uanzishaji ya athari za mbele na za nyuma kwa kiwango sawa. Kichocheo kinaweza tu kuharakisha mwanzo wa usawa bila kuathiri thamani ya mara kwa mara ya usawa.
Shift ya usawa chini ya ushawishi wa mambo mbalimbali
Hali ya usawa huhifadhiwa kwa muda usiojulikana chini ya hali ya mara kwa mara ya nje: joto, mkusanyiko wa vitu vya kuanzia, shinikizo (ikiwa gesi hushiriki katika mmenyuko au hutengenezwa).
Kwa kubadilisha hali hizi, inawezekana kuhamisha mfumo kutoka kwa hali moja ya usawa hadi nyingine ambayo inakidhi masharti mapya. Mpito huu unaitwa kuhama au mabadiliko katika usawa.
Wacha tuzingatie njia tofauti za kubadilisha usawa kwa kutumia mfano wa mmenyuko kati ya nitrojeni na hidrojeni kuunda amonia:
$N_2+3H_2⇄2HN_3+Q$
$K_(sawa)=(^2)/(·^3)$
Athari ya kubadilisha mkusanyiko wa vitu
Wakati nitrojeni $N_2$ na hidrojeni $H_2$ zinapoongezwa kwenye mchanganyiko wa mmenyuko, mkusanyiko wa gesi hizi huongezeka, ambayo inamaanisha kiwango cha mmenyuko wa moja kwa moja huongezeka. Msawazo hubadilika kwa haki, kuelekea bidhaa ya majibu, i.e. kuelekea amonia $NH_3$.
Hitimisho sawa linaweza kutolewa kwa kuchambua usemi wa usawa wa mara kwa mara. Mkusanyiko wa nitrojeni na hidrojeni unapoongezeka, dhehebu huongezeka, na kwa kuwa $K_(sawa)$ ni thamani ya mara kwa mara, nambari lazima iongezeke. Kwa hivyo, kiasi cha bidhaa ya majibu $NH_3$ katika mchanganyiko wa majibu itaongezeka.
Kuongezeka kwa mkusanyiko wa bidhaa ya mmenyuko wa amonia $NH_3$ itasababisha mabadiliko ya usawa kwa upande wa kushoto, kuelekea uundaji wa vitu vya kuanzia. Hitimisho hili linaweza kutolewa kwa kuzingatia mawazo sawa.
Athari ya Mabadiliko ya Shinikizo
Mabadiliko ya shinikizo huathiri tu mifumo hiyo ambapo angalau moja ya dutu iko katika hali ya gesi. Shinikizo linapoongezeka, kiasi cha gesi hupungua, ambayo inamaanisha kuwa ukolezi wao huongezeka.
Hebu tufikiri kwamba shinikizo katika mfumo wa kufungwa huongezeka, kwa mfano, mara $2$. Hii inamaanisha kuwa viwango vya dutu zote za gesi ($N_2, H_2, NH_3$) katika majibu tunayozingatia vitaongezeka kwa $2$ mara. Katika kesi hii, nambari katika usemi wa $K_(sawa)$ itaongezeka kwa mara 4, na kiashiria kwa $16$ mara, i.e. usawa utavurugika. Ili kurejesha, mkusanyiko wa amonia lazima uongezeke na viwango vya nitrojeni na hidrojeni lazima kupungua. Mizani itahamia kulia. Mabadiliko ya shinikizo hayana athari kwa kiasi cha vinywaji na vitu vikali, i.e. haibadilishi umakini wao. Kwa hivyo, hali ya usawa wa kemikali ya athari ambayo haihusishi gesi haitegemei shinikizo.
Athari ya mabadiliko ya joto
Kadiri halijoto inavyoongezeka, kama unavyojua, viwango vya athari zote (exo- na endothermic) huongezeka. Aidha, ongezeko la joto lina athari kubwa zaidi kwa kiwango cha athari hizo ambazo zina nishati ya uanzishaji wa juu, na kwa hiyo ni endothermic.
Kwa hivyo, kiwango cha mmenyuko wa nyuma (endothermic katika mfano wetu) huongeza zaidi ya kiwango cha majibu ya mbele. Msawazo utahamia kwenye mchakato unaoambatana na unyonyaji wa nishati.
Mwelekeo wa mabadiliko ya usawa unaweza kutabiriwa kwa kutumia kanuni ya Le Chatelier (1884):
Ikiwa ushawishi wa nje unafanywa kwenye mfumo ulio katika usawa (mkusanyiko, shinikizo, mabadiliko ya joto), basi usawa hubadilika kwa upande unaodhoofisha ushawishi huu.
Wacha tufikie hitimisho:
- na ongezeko la mkusanyiko wa reactants, usawa wa kemikali wa mfumo hubadilika kuelekea uundaji wa bidhaa za majibu;
- na ongezeko la mkusanyiko wa bidhaa za mmenyuko, usawa wa kemikali wa mfumo hubadilika kuelekea kuundwa kwa vitu vya kuanzia;
- kwa shinikizo la kuongezeka, usawa wa kemikali wa mfumo hubadilika kuelekea mmenyuko ambao kiasi cha vitu vya gesi vilivyoundwa ni ndogo;
- kwa kuongezeka kwa joto, usawa wa kemikali wa mfumo hubadilika kuelekea mmenyuko wa mwisho wa joto;
- na kupungua kwa joto - kuelekea mchakato wa exothermic.
Kanuni ya Le Chatelier haitumiki tu kwa athari za kemikali, bali pia kwa michakato mingine mingi: uvukizi, condensation, kuyeyuka, crystallization, nk Katika uzalishaji wa bidhaa muhimu zaidi za kemikali, kanuni ya Le Chatelier na mahesabu yanayotokana na sheria ya hatua ya molekuli. hufanya iwezekanavyo kupata hali kama hizo za kutekeleza michakato ya kemikali ambayo hutoa mavuno ya juu ya dutu inayotaka.
Athari za kemikali zinazoendelea katika mwelekeo mmoja huitwa isiyoweza kutenduliwa.
Michakato mingi ya kemikali ni inayoweza kugeuzwa. Hii inamaanisha kuwa chini ya hali sawa, athari za mbele na nyuma hufanyika (haswa ikiwa tunazungumza juu ya mifumo iliyofungwa). 
Kwa mfano:
a) majibu
katika mfumo wazi isiyoweza kutenduliwa;
b) majibu sawa
katika mfumo uliofungwa inayoweza kugeuzwa.
Usawa wa kemikali
Wacha tuzingatie kwa undani zaidi michakato inayotokea wakati wa athari zinazoweza kubadilishwa, kwa mfano, kwa athari ya masharti:
Kulingana na sheria ya hatua ya wingi kiwango cha majibu ya mbele:
Kwa kuwa viwango vya vitu A na B hupungua kwa muda, kiwango cha mmenyuko wa moja kwa moja pia hupungua.
Kuonekana kwa bidhaa za mmenyuko kunamaanisha uwezekano wa mmenyuko wa nyuma, na baada ya muda viwango vya dutu C na D huongezeka, ambayo ina maana kwamba kasi ya majibu ya nyuma.
Hivi karibuni au baadaye hali itafikiwa ambapo viwango vya maitikio ya mbele na nyuma yatakuwa sawa = .
Hali ya mfumo ambayo kiwango cha majibu ya mbele ni sawa na kiwango cha mmenyuko wa nyuma inaitwa usawa wa kemikali.
Katika kesi hii, viwango vya reactants na bidhaa za majibu hubakia bila kubadilika. Wanaitwa viwango vya usawa. Katika kiwango cha jumla, inaonekana kuwa hakuna chochote kinachobadilika. Lakini kwa kweli, michakato ya mbele na ya nyuma inaendelea kutokea, lakini kwa kasi sawa. Kwa hiyo, usawa huo katika mfumo unaitwa simu na nguvu.
Hebu tuonyeshe viwango vya usawa vya dutu [A], [B], [C], [D]. Kisha tangu = , k 1 [A] α [B] β = k 2 [C] γ [D] δ , wapi
ambapo α, β, γ, δ ni vielezi, sawa na mgawo katika majibu inayoweza kutenduliwa; K sawa - usawa wa kemikali mara kwa mara.
Usemi unaotokana unaelezea kwa kiasi hali ya usawa na ni usemi wa kihisabati wa sheria ya vitendo vya wingi kwa mifumo ya usawa.
Kwa joto la mara kwa mara, mara kwa mara ya usawa ni thamani ya mara kwa mara kwa majibu fulani yanayoweza kugeuzwa. Inaonyesha uhusiano kati ya viwango vya bidhaa za majibu (numerator) na vitu vya kuanzia (denominator), ambayo imeanzishwa kwa usawa.
Viwango vya usawa vinahesabiwa kutoka kwa data ya majaribio, kuamua viwango vya usawa wa vitu vya kuanzia na bidhaa za majibu kwa joto fulani.
Thamani ya mara kwa mara ya usawa inaashiria mavuno ya bidhaa za mmenyuko na ukamilifu wa maendeleo yake. Ikiwa tutapata K »1, hii inamaanisha kuwa kwa usawa [C] γ [D] δ "[A] α [B] β , yaani, viwango vya bidhaa za mmenyuko vinashinda juu ya viwango vya vitu vya kuanzia, na mazao ya bidhaa za majibu ni ya juu.
Kwa K sawa na « 1, mavuno ya bidhaa za majibu ni ya chini sawa. Kwa mfano, kwa mmenyuko wa hidrolisisi ya asidi asetiki ethyl ester
usawa mara kwa mara:
kwa 20 °C ina thamani ya 0.28 (yaani, chini ya 1).
Hii ina maana kwamba sehemu kubwa ya ester haikuwa hidrolisisi.
Katika kesi ya athari tofauti, usemi wa mara kwa mara wa usawa ni pamoja na viwango vya vitu tu ambavyo viko katika awamu ya gesi au kioevu. Kwa mfano, kwa majibu
Kiwango cha usawa kinaonyeshwa kama ifuatavyo:
Thamani ya mara kwa mara ya usawa inategemea asili ya reactants na joto.
Mara kwa mara haitegemei kuwepo kwa kichocheo, kwa kuwa inabadilisha nishati ya kuwezesha ya miitikio ya mbele na ya nyuma kwa kiasi sawa. Kichocheo kinaweza tu kuharakisha mwanzo wa usawa bila kuathiri thamani ya mara kwa mara ya usawa.
Hali ya usawa huhifadhiwa kwa muda usiojulikana chini ya hali ya mara kwa mara ya nje: joto, mkusanyiko wa vitu vya kuanzia, shinikizo (ikiwa gesi hushiriki katika mmenyuko au hutengenezwa).
Kwa kubadilisha hali hizi, inawezekana kuhamisha mfumo kutoka kwa hali moja ya usawa hadi nyingine ambayo inakidhi masharti mapya. Mpito huu unaitwa kuhama au mabadiliko katika usawa.
Wacha tuzingatie njia tofauti za kubadilisha usawa kwa kutumia mfano wa mmenyuko kati ya nitrojeni na hidrojeni kuunda amonia:
Athari ya kubadilisha mkusanyiko wa vitu
Wakati nitrojeni N2 na hidrojeni H2 huongezwa kwenye mchanganyiko wa majibu, mkusanyiko wa gesi hizi huongezeka, ambayo ina maana kasi ya majibu ya mbele huongezeka. Msawazo hubadilika kwenda kulia, kuelekea bidhaa ya athari, yaani, kuelekea amonia NH 3.
N 2 +3H 2 → 2NH 3
Hitimisho sawa linaweza kutolewa kwa kuchambua usemi wa usawa wa mara kwa mara. Kadiri mkusanyiko wa nitrojeni na hidrojeni unavyoongezeka, denominator huongezeka, na kwa kuwa K ni sawa. - thamani ni mara kwa mara, nambari lazima iongezeke. Kwa hivyo, kiasi cha bidhaa ya majibu NH 3 katika mchanganyiko wa majibu itaongezeka.
Kuongezeka kwa mkusanyiko wa bidhaa ya mmenyuko wa amonia NH 3 itasababisha kuhama kwa usawa kwa upande wa kushoto, kuelekea kuundwa kwa vitu vya kuanzia. Hitimisho hili linaweza kutolewa kwa kuzingatia mawazo sawa.
Athari ya Mabadiliko ya Shinikizo
Mabadiliko ya shinikizo huathiri tu mifumo hiyo ambapo angalau moja ya dutu iko katika hali ya gesi. Shinikizo linapoongezeka, kiasi cha gesi hupungua, ambayo inamaanisha kuwa ukolezi wao huongezeka.
Wacha tufikirie kuwa shinikizo katika mfumo uliofungwa huongezeka, kwa mfano, mara 2. Hii inamaanisha kuwa viwango vya vitu vyote vya gesi (N 2, H 2, NH 3) katika mmenyuko unaozingatiwa vitaongezeka kwa mara 2. Katika kesi hii, nambari katika usemi wa K sawa itaongezeka kwa mara 4, na dhehebu kwa mara 16, i.e., usawa utavunjika. Ili kurejesha, mkusanyiko wa amonia lazima uongezeke na viwango vya nitrojeni na hidrojeni lazima kupungua. Mizani itahamia kulia. Mabadiliko ya shinikizo hayana athari kwa kiasi cha miili ya kioevu na imara, i.e. haibadilishi mkusanyiko wao. Kwa hivyo, hali ya usawa wa kemikali ya athari ambayo haihusishi gesi haitegemei shinikizo.
Athari ya mabadiliko ya joto
Joto linapoongezeka, viwango vya athari zote (exo- na endothermic) huongezeka. Kwa kuongezea, ongezeko la joto lina athari kubwa kwa kiwango cha athari ambazo zina nishati ya uanzishaji ya juu, ambayo inamaanisha. endothermic.
Kwa hivyo, kiwango cha mmenyuko wa nyuma (endothermic) huongezeka zaidi kuliko kiwango cha majibu ya mbele. Msawazo utahamia kwenye mchakato unaoambatana na unyonyaji wa nishati.
Mwelekeo wa mabadiliko ya usawa unaweza kutabiriwa kwa kutumia Kanuni ya Le Chatelier:
Ikiwa ushawishi wa nje unafanywa kwenye mfumo ulio katika usawa (mkusanyiko, shinikizo, mabadiliko ya joto), basi usawa hubadilika kwa upande unaodhoofisha ushawishi huu.
Hivyo:
Kadiri mkusanyiko wa viitikio unavyoongezeka, usawa wa kemikali wa mfumo hubadilika kuelekea uundaji wa bidhaa za mmenyuko;
Wakati mkusanyiko wa bidhaa za mmenyuko unavyoongezeka, usawa wa kemikali wa mfumo hubadilika kuelekea uundaji wa vitu vya kuanzia;
Shinikizo linapoongezeka, usawa wa kemikali wa mfumo hubadilika kuelekea mmenyuko ambao kiasi cha dutu za gesi hutengenezwa ni ndogo;
Joto linapoongezeka, usawa wa kemikali wa mfumo hubadilika kuelekea mmenyuko wa mwisho wa joto;
Wakati joto linapungua, huelekea kwenye mchakato wa exothermic.
Kanuni ya Le Chatelier haitumiki tu kwa athari za kemikali, bali pia kwa michakato mingine mingi: uvukizi, condensation, kuyeyuka, crystallization, nk Katika uzalishaji wa bidhaa muhimu zaidi za kemikali, kanuni ya Le Chatelier na mahesabu yanayotokana na sheria ya hatua ya molekuli. fanya uwezekano wa kupata hali kama hizo kutekeleza michakato ya kemikali ambayo hutoa mavuno ya juu ya dutu inayotaka.
Nyenzo za marejeleo za kufanya mtihani:
Jedwali la Mendeleev
Jedwali la umumunyifu
Miongoni mwa uainishaji mwingi wa aina za athari, kwa mfano zile ambazo zimedhamiriwa na athari ya joto (exothermic na endothermic), na mabadiliko katika hali ya oxidation ya dutu (redox), na idadi ya vifaa vinavyohusika (mtengano, misombo) na kadhalika, athari zinazotokea kwa pande mbili za pande zote, zinazoitwa vinginevyo inayoweza kugeuzwa . Njia mbadala ya miitikio inayoweza kutenduliwa ni miitikio isiyoweza kutenduliwa, wakati ambapo bidhaa ya mwisho (precipitate, dutu ya gesi, maji) huundwa. Miongoni mwa athari hizi ni zifuatazo:
Kubadilishana kwa majibu kati ya suluhisho la chumvi, wakati ambapo mvua isiyo na maji huundwa - CaCO 3:
Ca(OH) 2 + K 2 CO 3 → CaCO 3↓ + 2KON (1)
au dutu ya gesi - CO 2:
3 K 2 CO 3 + 2H 3 RO 4 →2K 3 RO 4 + 3 CO 2+ 3H 2 O (2)
au dutu inayoweza kutenganishwa kidogo hupatikana - H 2 O:
2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2 H 2O(3)
Ikiwa tunazingatia majibu ya kugeuzwa, basi huendelea sio tu kwa mwelekeo wa mbele (katika athari 1,2,3 kutoka kushoto kwenda kulia), lakini pia kwa upande mwingine. Mfano wa mmenyuko kama huo ni muundo wa amonia kutoka kwa vitu vya gesi - hidrojeni na nitrojeni:
3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (4)
Hivyo, mmenyuko wa kemikali huitwa reversible ikiwa inaendelea sio tu kwa mwelekeo wa mbele (→), lakini pia katika mwelekeo wa nyuma (←) na inaonyeshwa kwa ishara (↔).
Kipengele kikuu cha aina hii ya mmenyuko ni kwamba bidhaa za mmenyuko huundwa kutoka kwa vitu vya kuanzia, lakini wakati huo huo, reagents za kuanzia zinaundwa kutoka kwa bidhaa sawa. Ikiwa tunazingatia majibu (4), basi katika kitengo cha wakati, wakati huo huo na malezi ya moles mbili za amonia, mtengano wao utatokea na kuundwa kwa moles tatu za hidrojeni na mole moja ya nitrojeni. Wacha tuonyeshe kiwango cha athari ya moja kwa moja (4) kwa ishara V 1, kisha usemi wa kiwango hiki utachukua fomu:
V 1 = kˑ [Н 2 ] 3 ˑ , (5)
ambapo thamani ya "k" inafafanuliwa kuwa kiwango kisichobadilika cha maitikio fulani, thamani [H 2 ] 3 na zinalingana na viwango vya vitu vinavyoanzia vilivyopandishwa kwa nguvu zinazolingana na coefficients katika mlingano wa majibu. Kwa mujibu wa kanuni ya urejeshaji, kasi ya majibu ya kinyume itachukua usemi:
V 2 = kˑ 2 (6)
Katika wakati wa mwanzo wa muda, kasi ya majibu ya mbele huchukua thamani kubwa zaidi. Lakini hatua kwa hatua viwango vya vitendanishi vya kuanzia hupungua na kiwango cha majibu hupungua. Wakati huo huo, kiwango cha mmenyuko wa nyuma huanza kuongezeka. Wakati viwango vya athari za mbele na nyuma vinakuwa sawa (V 1 = V 2), hali ya usawa , ambapo hakuna tena mabadiliko katika viwango vya vitendanishi vya awali na vinavyotokana.
Ikumbukwe kwamba baadhi ya athari zisizoweza kurekebishwa hazipaswi kuchukuliwa halisi. Wacha tutoe mfano wa majibu yaliyotajwa mara kwa mara ya chuma na asidi, haswa, zinki na asidi hidrokloric:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (7)
Kwa kweli, zinki, wakati kufutwa katika asidi, huunda chumvi: kloridi ya zinki na gesi ya hidrojeni, lakini baada ya muda fulani kiwango cha mmenyuko wa moja kwa moja hupungua wakati mkusanyiko wa chumvi katika suluhisho huongezeka. Wakati mmenyuko unasimama kivitendo, kiasi fulani cha asidi hidrokloriki kitakuwepo kwenye suluhisho pamoja na kloridi ya zinki, kwa hivyo majibu (7) inapaswa kutolewa kwa fomu ifuatayo:
2Zn + 2HCl = 2ZnНCl + H2 (8)
Au katika hali ya uundaji wa mvua isiyoweza kuyeyuka iliyopatikana kwa kuunganisha miyeyusho ya Na 2 SO 4 na BaCl 2:
Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl (9)
chumvi iliyomwagika ya BaSO 4, ingawa kwa kiwango kidogo, itatengana na ioni:
BaSO 4 ↔ Ba 2+ + SO 4 2- (10)
Kwa hivyo, dhana za athari zisizoweza kutenduliwa na zisizoweza kutenduliwa ni za jamaa. Lakini hata hivyo, katika maumbile na katika shughuli za vitendo za watu, athari hizi ni muhimu sana. Kwa mfano, michakato ya mwako wa hidrokaboni au vitu ngumu zaidi vya kikaboni, kama vile pombe:
CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O (11)
2C 2 H 5 OH + 5O 2 = 4CO 2 + 6H 2 O (12)
ni michakato isiyoweza kutenduliwa kabisa. Inaweza kuchukuliwa kuwa ndoto ya furaha ya ubinadamu ikiwa miitikio (11) na (12) ingerekebishwa! Kisha ingewezekana kuunganisha gesi na petroli na pombe tena kutoka CO 2 na H 2 O! Kwa upande mwingine, athari zinazoweza kubadilishwa kama vile (4) au uoksidishaji wa dioksidi ya sulfuri:
SO 2 + O 2 ↔ SO 3 (13)
ni msingi katika uzalishaji wa chumvi za amonia, asidi ya nitriki, asidi ya sulfuriki, na misombo mingine ya isokaboni na ya kikaboni. Lakini majibu haya yanaweza kutenduliwa! Na ili kupata bidhaa za mwisho: NH 3 au SO 3, ni muhimu kutumia mbinu za kiteknolojia kama vile: kubadilisha viwango vya reagents, kubadilisha shinikizo, kuongeza au kupunguza joto. Lakini hii itakuwa tayari kuwa mada ya mada inayofuata: "Shift katika usawa wa kemikali."
tovuti, wakati wa kunakili nyenzo kwa ukamilifu au sehemu, kiunga cha chanzo kinahitajika.
Athari zote za kemikali zinaweza kugawanywa katika vikundi viwili: athari zisizoweza kutenduliwa na zinazoweza kubadilika. Miitikio isiyoweza kutenduliwa inaendelea hadi kukamilika - hadi moja ya viitikio imetumiwa kabisa. Miitikio inayoweza kutenduliwa haiendelei hadi kukamilika: katika athari inayoweza kutenduliwa, hakuna kiitikio kimoja kinachotumiwa kabisa. Tofauti hii ni kutokana na ukweli kwamba mmenyuko usioweza kurekebishwa unaweza tu kuendelea katika mwelekeo mmoja. Mwitikio wa kugeuzwa unaweza kutokea kwa pande zote mbili za mbele na nyuma.
Hebu tuangalie mifano miwili.
Mfano 1. Mwingiliano kati ya zinki na asidi ya nitriki iliyokolea huendelea kulingana na mlinganyo:
Kwa kiasi cha kutosha cha asidi ya nitriki, majibu yataisha tu wakati zinki zote zimepasuka. Kwa kuongezea, ikiwa utajaribu kutekeleza mmenyuko huu kwa mwelekeo tofauti - kupitisha dioksidi ya nitrojeni kupitia suluhisho la nitrati ya zinki, basi zinki ya metali na asidi ya nitriki haitafanya kazi - mmenyuko huu hauwezi kuendelea kwa upande mwingine. Kwa hivyo, mwingiliano wa zinki na asidi ya nitriki ni mmenyuko usioweza kurekebishwa.
Mfano 2. Mchanganyiko wa Amonia unaendelea kulingana na equation:
Ikiwa unachanganya mole moja ya nitrojeni na moles tatu za hidrojeni, tengeneza hali katika mfumo ambayo ni nzuri kwa athari kutokea, na baada ya muda wa kutosha, kuchambua mchanganyiko wa gesi, matokeo ya uchambuzi yataonyesha kuwa sio tu majibu. bidhaa (amonia) itakuwepo kwenye mfumo, lakini pia vitu vya awali (nitrojeni na hidrojeni). Ikiwa sasa, chini ya hali sawa, sio mchanganyiko wa nitrojeni-hidrojeni, lakini amonia huwekwa kama dutu ya kuanzia, basi itawezekana kupata kwamba sehemu ya amonia itatengana na nitrojeni na hidrojeni, na uwiano wa mwisho kati ya kiasi. ya vitu vyote vitatu itakuwa sawa na katika kesi hiyo, wakati wa kuanzia mchanganyiko wa nitrojeni na hidrojeni. Kwa hivyo, awali ya amonia ni mmenyuko wa kugeuka.
Katika milinganyo ya miitikio inayoweza kutenduliwa, mishale inaweza kutumika badala ya ishara sawa; zinaashiria mwitikio unaotokea katika pande zote mbili za mbele na nyuma.
Katika Mtini. Kielelezo 68 kinaonyesha mabadiliko katika viwango vya miitikio ya mbele na ya nyuma kwa wakati. Mara ya kwanza, wakati wa kuchanganya vitu vya kuanzia, kiwango cha mmenyuko wa mbele ni cha juu, na kiwango cha majibu ya nyuma ni sifuri.
Mchele. 63. Badilisha kwa kasi ya mbele na ya nyuma kwa wakati.
Matokeo yake, kiwango cha mmenyuko wa mbele hupungua. Wakati huo huo, bidhaa za majibu zinaonekana na mkusanyiko wao huongezeka. Kama matokeo, mmenyuko wa nyuma huanza kutokea, na kasi yake huongezeka polepole. Wakati viwango vya athari za mbele na za nyuma zinakuwa sawa, usawa wa kemikali hutokea. Kwa hiyo, katika mfano wa mwisho, usawa umeanzishwa kati ya nitrojeni, hidrojeni na amonia.
Usawa wa kemikali unaitwa usawa wa nguvu. Hii inasisitiza kwamba katika usawa athari zote mbili za mbele na za nyuma hutokea, lakini viwango vyao ni sawa, kama matokeo ya ambayo mabadiliko katika mfumo hayaonekani.
Sifa ya upimaji wa usawa wa kemikali ni thamani inayoitwa msawazo wa kemikali mara kwa mara. Wacha tuizingatie kwa kutumia mfano wa mmenyuko wa iodidi-hidrojeni:
Kulingana na sheria ya hatua ya wingi, viwango vya athari za mbele na za nyuma zinaonyeshwa na milinganyo:
Kwa usawa, viwango vya athari za mbele na za nyuma ni sawa kwa kila mmoja, kwa hivyo
Uwiano wa viwango vya viwango vya athari za mbele na za nyuma pia ni mara kwa mara. Inaitwa hali ya usawa ya majibu haya (K):
Kutoka hapa hatimaye
Upande wa kushoto wa equation hii ni viwango vya vitu vinavyoingiliana ambavyo vinaanzishwa kwa usawa - viwango vya usawa. Upande wa kulia wa equation ni mara kwa mara (kwa joto la mara kwa mara) wingi.
Inaweza kuonyeshwa kuwa katika kesi ya jumla ya mmenyuko wa kugeuka
mara kwa mara usawa utaonyeshwa na equation:
Hapa, herufi kubwa zinaonyesha fomula za vitu, na herufi ndogo zinaonyesha mgawo katika equation ya majibu.
Kwa hiyo, kwa joto la mara kwa mara, usawa wa mara kwa mara wa mmenyuko wa kugeuka ni thamani ya mara kwa mara inayoonyesha uwiano kati ya viwango vya bidhaa za majibu (numerator) na vitu vya kuanzia (denominator) ambayo imeanzishwa kwa usawa.
Equation ya mara kwa mara ya usawa inaonyesha kuwa chini ya hali ya usawa, viwango vya vitu vyote vinavyoshiriki katika majibu vinahusiana. Mabadiliko katika mkusanyiko wa yoyote ya dutu hizi hujumuisha mabadiliko katika viwango vya vitu vingine vyote; kwa sababu hiyo, viwango vipya vinaanzishwa, lakini uwiano kati yao tena unafanana na mara kwa mara ya usawa.
Thamani ya nambari ya mara kwa mara ya usawa, kwa makadirio ya kwanza, inaashiria mavuno ya majibu fulani. Kwa mfano, wakati mavuno ya mmenyuko ni ya juu, kwa sababu katika kesi hii
yaani, kwa usawa, viwango vya bidhaa za majibu ni kubwa zaidi kuliko viwango vya vitu vya kuanzia, na hii ina maana kwamba mavuno ya mmenyuko ni ya juu. Wakati (kwa sababu sawa) mavuno ya majibu ni ya chini.
Katika kesi ya athari tofauti, usemi wa usawa mara kwa mara, pamoja na usemi wa sheria ya hatua ya wingi (tazama § 58), inajumuisha viwango vya vitu tu ambavyo viko katika awamu ya gesi au kioevu. Kwa mfano, kwa majibu
usawa wa mara kwa mara una fomu:
Thamani ya mara kwa mara ya usawa inategemea asili ya vitu vinavyofanya na juu ya joto. Haitegemei uwepo wa vichocheo. Kama ilivyoelezwa tayari, usawa wa mara kwa mara ni sawa na uwiano wa viwango vya viwango vya athari za mbele na za nyuma. Kwa kuwa kichocheo hubadilisha nishati ya kuwezesha ya miitikio ya mbele na ya nyuma kwa kiasi sawa (tazama § 60), haiathiri uwiano wa viwango vyao vya kudumu.
Kwa hiyo, kichocheo hakiathiri thamani ya usawa mara kwa mara na, kwa hiyo, haiwezi kuongeza au kupunguza mavuno ya majibu. Inaweza tu kuongeza kasi au kupunguza kasi ya kuanza kwa usawa.