สมดุลมักจะเข้าใจว่าเป็น เงื่อนไขพิเศษระบบหรือร่างกายเมื่ออิทธิพลทั้งหมดที่กระทำต่อมันชดเชยซึ่งกันและกัน หรือขาดไปโดยสิ้นเชิง ในวิชาเคมี แนวคิดเรื่องสมดุลใช้กับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างกัน สารต่างๆหรือมากกว่านั้นตามเงื่อนไขของการเกิดขึ้น
แนวคิดเรื่องความสมดุล
ปฏิกิริยาเคมีมีหลายประเภทตาม สัญญาณต่างๆแต่เมื่อพูดถึงความสมดุลทางเคมี ควรคำนึงถึงปฏิกิริยาที่ผันกลับได้และย้อนกลับไม่ได้
หากปฏิกิริยาส่งผลให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีปฏิกิริยาต่อกัน เราจะพูดถึงการไม่เกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยาย้อนกลับกล่าวคือพวกมันไปในทิศทางไปข้างหน้าเท่านั้น โดยทั่วไปแล้วหนึ่งในผลิตภัณฑ์ในนั้นคือสารประกอบที่เป็นก๊าซ แยกตัวออกเล็กน้อยหรือไม่ละลายน้ำ ตัวอย่างเช่น:
Pb(NO 3) 2 + 2ΗCl<―>PbCl 2 ↓ + 2HNO 3
นา 2 CO 3 + 2ΗCl<―>2NaCl + CO 2 + Η 2 O
NaOΗ + ΗCl<―>NaCl + Η 2 O
ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาที่ผันกลับได้สามารถโต้ตอบซึ่งกันและกันโดยก่อให้เกิดสารตั้งต้นนั่นคือปฏิกิริยาที่มีทิศทางตรงกันข้ามสองปฏิกิริยาเกิดขึ้นพร้อมกัน หาก ณ จุดใดจุดหนึ่ง ภายใต้เงื่อนไขบางประการ อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ ดังนั้น สมดุลเคมี.
ควรกล่าวว่าความสมดุลดังกล่าวมีลักษณะเป็นไดนามิก กล่าวอีกนัยหนึ่งปฏิกิริยาทั้งสองยังคงดำเนินต่อไป แต่ค่าความเข้มข้นของผู้เข้าร่วมทั้งหมดยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและเรียกว่าสมดุล
ในทางคณิตศาสตร์ สถานะนี้แสดงโดยใช้ค่าคงที่สมดุล (Kp) ให้มีอันตรกิริยาของสารที่อธิบายโดยสมการ aΑ + bB<―>СС + dD สำหรับปฏิกิริยาตรงกันข้าม เราสามารถเขียนสูตรสำหรับคำนวณอัตราตามกฎของการกระทำของมวลได้ เนื่องจากในสภาวะสมดุล อัตราเหล่านี้จะเท่ากัน เราจึงสามารถแสดงอัตราส่วนของค่าคงที่อัตราของปฏิกิริยาที่ตรงกันข้ามสองปฏิกิริยาได้ นี่คือสิ่งที่จะเท่ากับตัวเลขของค่าคงที่สมดุล
ค่า K p ช่วยกำหนดความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ถ้าเคอาร์<1, то реакция в прямом направлении почти не протекает. Если К р >1 จากนั้นสมดุลจะเลื่อนไปทางผลิตภัณฑ์
ประเภทของความสมดุล
สมดุลเคมีอาจเป็นจริง ชัดเจน หรือเท็จก็ได้ สำหรับ ความสมดุลที่แท้จริงสังเกตสัญญาณ:
- หากไม่มีอิทธิพลภายนอกก็จะคงที่ตลอดเวลา
- หากอิทธิพลภายนอกเปลี่ยนแปลง (เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ) สถานะของระบบก็เปลี่ยนแปลงไปด้วย แต่ทันทีที่คืนค่าเริ่มต้นของเงื่อนไข ยอดคงเหลือก็จะถูกเรียกคืนทันที
- สภาวะสมดุลที่แท้จริงสามารถทำได้ทั้งจากด้านข้างของผลิตภัณฑ์ ปฏิกิริยาเคมีและจากวัตถุดิบตั้งต้น
หากไม่ตรงตามเงื่อนไขอย่างน้อยหนึ่งข้อ แสดงว่าสมดุลนั้นเกิดขึ้น ชัดเจน (สามารถแพร่กระจายได้)หากสถานะของระบบเริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างถาวรเมื่อเงื่อนไขภายนอกเปลี่ยนแปลง ความสมดุลดังกล่าวจะถูกเรียก เท็จ (หรือยับยั้ง)ตัวอย่างหลังคือปฏิกิริยาของเหล็กกับออกซิเจน
แนวคิดเรื่องสมดุลค่อนข้างแตกต่างจากมุมมองของอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ ภายใต้ สมดุลทางอุณหพลศาสตร์เข้าใจแล้ว ค่าต่ำสุดพลังงานกิ๊บส์สำหรับระบบใดระบบหนึ่ง ความสมดุลที่แท้จริงนั้นมีลักษณะของΔG = 0 และเกี่ยวกับสถานะที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับเท่ากันนั่นคือ v 1 = v 2 พวกเขาบอกว่าสมดุลดังกล่าวคือ - จลน์ศาสตร์
หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์
อองรี เลอ ชาเตอลิเยร์ศึกษารูปแบบของสมดุลการเคลื่อนตัวในศตวรรษที่ 19 แต่คาร์ล บราวน์สรุปผลงานเหล่านี้ทั้งหมด และต่อมาได้กำหนดหลักการของสมดุลการเคลื่อนที่:
หากระบบสมดุลได้รับอิทธิพลจากภายนอก ความสมดุลก็จะเปลี่ยนไปในทิศทางที่ลดผลกระทบที่เกิดขึ้น
กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากระบบสมดุลได้รับผลกระทบจากผลกระทบใด ๆ ก็มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงในลักษณะที่ผลกระทบนี้น้อยที่สุด
การเปลี่ยนแปลงสมดุล
ลองพิจารณาผลที่ตามมาของหลักการของเลอชาเตอลิเยร์โดยใช้สมการปฏิกิริยาเป็นตัวอย่าง:
ยังไม่มีข้อความ 2 + 3Η 2<―>2NΗ 3 + คิว
หากคุณเพิ่มอุณหภูมิ สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน ใน ในตัวอย่างนี้ความร้อนจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยาโดยตรงคือคายความร้อน และสมดุลจะเปลี่ยนไปที่สารตั้งต้น
หากคุณเพิ่มแรงกดดัน สิ่งนี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปสู่ปริมาตรที่น้อยลง สารที่เป็นก๊าซ- ในตัวอย่างที่ให้มา มีสารตั้งต้นที่เป็นก๊าซ 4 โมล และ 2 โมล ผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซซึ่งหมายความว่าสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ผลคูณของปฏิกิริยา
หากความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปในทิศทางของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและในทางกลับกัน ดังนั้นหากคุณเพิ่มความเข้มข้นของ N 2 หรือ Η 2 ความสมดุลจะเปลี่ยนไปในทิศทางไปข้างหน้าและถ้าเป็นแอมโมเนียก็จะไปในทิศทางตรงกันข้าม
สมดุลเคมีและหลักการของการแทนที่ (หลักการของเลอชาเตอลิเยร์)
ในปฏิกิริยาผันกลับได้ ภายใต้สภาวะบางประการ อาจเกิดสภาวะสมดุลทางเคมีขึ้น นี่คือสภาวะที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้น ความเร็วเท่ากันปฏิกิริยาโดยตรง แต่เพื่อที่จะเปลี่ยนสมดุลไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง จำเป็นต้องเปลี่ยนเงื่อนไขของปฏิกิริยา หลักการของการเปลี่ยนสมดุลคือหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์
ประเด็นสำคัญ:
1. อิทธิพลภายนอกบนระบบที่อยู่ในสภาวะสมดุล นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลนี้ไปในทิศทางที่ผลกระทบของผลกระทบที่เกิดขึ้นนั้นอ่อนลง
2. เมื่อความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยาตัวใดตัวหนึ่งเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การใช้สารนี้ เมื่อความเข้มข้นลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของสารนี้
3. เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปริมาณของสารก๊าซที่ลดลง นั่นคือ ไปสู่ความดันที่ลดลง เมื่อความดันลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปริมาณของสารที่เป็นก๊าซที่เพิ่มขึ้น ซึ่งก็คือ ไปสู่ความดันที่เพิ่มขึ้น หากปฏิกิริยาดำเนินไปโดยไม่เปลี่ยนจำนวนโมเลกุลของสารที่เป็นก๊าซ ความดันจะไม่ส่งผลต่อตำแหน่งสมดุลในระบบนี้
4. เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน และเมื่ออุณหภูมิลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน
สำหรับหลักการนี้เราขอขอบคุณคู่มือ "Beginnings of Chemistry" Kuzmenko N.E., Eremin V.V., Popkov V.A.
งานตรวจสอบสภาวะสมดุลเคมีแบบครบวงจร (เดิมชื่อ A21)
ภารกิจที่ 1
H2S(ก.) ↔ H2(ก.) + S(ก.) - Q
1. เพิ่มแรงกดดัน
2. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
3. แรงกดดันลดลง
คำอธิบาย:ขั้นแรก ลองพิจารณาปฏิกิริยา: สสารทั้งหมดเป็นก๊าซและทางด้านขวามีโมเลกุลของผลิตภัณฑ์สองโมเลกุล และทางด้านซ้ายมีเพียงโมเลกุลเดียวเท่านั้น ปฏิกิริยาก็ดูดความร้อนด้วย (-Q) ดังนั้นให้เราพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของความดันและอุณหภูมิ เราต้องการความสมดุลเพื่อเปลี่ยนไปสู่ผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา หากเราเพิ่มความดัน สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปริมาตรที่ลดลง นั่นคือไปทางสารตั้งต้น - สิ่งนี้ไม่เหมาะกับเรา ถ้าเราเพิ่มอุณหภูมิ สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน ในกรณีของเราไปสู่ผลิตภัณฑ์ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็น คำตอบที่ถูกต้องคือ 2
ภารกิจที่ 2
สมดุลเคมีในระบบ
SO3(ก.) + NO(ก.) ↔ SO2(ก.) + NO2(ก.) - Q
จะเปลี่ยนไปเกิดเป็นรีเอเจนต์เมื่อ:
1. เพิ่มความเข้มข้น NO
2. เพิ่มความเข้มข้นของ SO2
3. อุณหภูมิสูงขึ้น
4. แรงกดดันที่เพิ่มขึ้น
คำอธิบาย:สสารทุกชนิดเป็นก๊าซแต่ปริมาตรด้านขวาและด้านซ้ายของสมการเท่ากัน ดังนั้น ความดันจึงไม่ส่งผลต่อสมดุลในระบบ พิจารณาการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ: เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน ไปยังตัวทำปฏิกิริยาอย่างแม่นยำ คำตอบที่ถูกต้องคือ 3
ภารกิจที่ 3
ในระบบ
2NO2(ก.) ↔ N2O4(ก.) + คิว
การเปลี่ยนแปลงสมดุลไปทางซ้ายจะช่วยได้
1. เพิ่มแรงกดดัน
2. เพิ่มความเข้มข้นของ N2O4
3. อุณหภูมิลดลง
4. การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยา
คำอธิบาย:ให้เราใส่ใจกับความจริงที่ว่าปริมาตรของสารก๊าซทางด้านขวาและด้านซ้ายของสมการไม่เท่ากัน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของความดันจะส่งผลต่อสมดุลในระบบนี้ กล่าวคือเมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปริมาณสารก๊าซที่ลดลงนั่นคือไปทางขวา สิ่งนี้ไม่เหมาะกับเรา ปฏิกิริยาเป็นแบบคายความร้อน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลต่อสมดุลของระบบ เมื่ออุณหภูมิลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปทางปฏิกิริยาคายความร้อน ซึ่งก็คือไปทางขวาเช่นกัน เมื่อความเข้มข้นของ N2O4 เพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การบริโภคสารนี้ ซึ่งก็คือไปทางซ้าย คำตอบที่ถูกต้องคือ 2
ภารกิจที่ 4
ในการทำปฏิกิริยา
2Fe(s) + 3H2O(ก.) ↔ 2Fe2O3(s) + 3H2(ก.) - Q
ความสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ผลคูณของปฏิกิริยาเมื่อใด
1. เพิ่มแรงกดดัน
2. การเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยา
3.เติมธาตุเหล็ก
4.เติมน้ำ
คำอธิบาย:จำนวนโมเลกุลในส่วนซ้ายและขวาเท่ากัน ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงของความดันจึงไม่ส่งผลต่อสมดุลในระบบนี้ ลองพิจารณาการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของธาตุเหล็ก - ความสมดุลควรเปลี่ยนไปสู่การบริโภคสารนี้นั่นคือไปทางขวา (ไปทางผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา) คำตอบที่ถูกต้องคือ 3
ภารกิจที่ 5
สมดุลเคมี
H2O(ลิตร) + C(t) ↔ H2(ก.) + CO(ก.) - Q
จะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ในกรณี
1. เพิ่มแรงกดดัน
2. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
3. การเพิ่มระยะเวลาดำเนินการ
4. การใช้งานตัวเร่งปฏิกิริยา
คำอธิบาย:การเปลี่ยนแปลงความดันจะไม่ส่งผลต่อสมดุลในระบบที่กำหนด เนื่องจากสารบางชนิดไม่ใช่ก๊าซ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปทางปฏิกิริยาดูดความร้อน ซึ่งก็คือไปทางขวา (ไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์) คำตอบที่ถูกต้องคือ 2
ภารกิจที่ 6
เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลเคมีจะเปลี่ยนไปสู่ผลิตภัณฑ์ในระบบ:
1. CH4(ก) + 3S ↔ CS2(ก) + 2H2S(ก) - Q
2. C(t) + CO2(ก.) ↔ 2CO(ก.) - ถาม
3. N2(ก.) + 3H2(ก.) ↔ 2NH3(ก.) + Q
4. Ca(HCO3)2(t) ↔ CaCO3(t) + CO2(g) + H2O(g) - Q
คำอธิบาย:ปฏิกิริยาที่ 1 และ 4 ไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของความดัน เนื่องจากสารที่เข้าร่วมทั้งหมดไม่ใช่ก๊าซ ในสมการที่ 2 จำนวนโมเลกุลทางด้านขวาและด้านซ้ายจะเท่ากัน ดังนั้นความดันจะไม่ส่งผลกระทบ สมการที่ 3 ยังคงอยู่ ลองตรวจสอบกัน: เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลควรเปลี่ยนไปสู่ปริมาณของก๊าซที่ลดลง (4 โมเลกุลทางด้านขวา 2 โมเลกุลทางด้านซ้าย) นั่นคือไปสู่ผลคูณของปฏิกิริยา คำตอบที่ถูกต้องคือ 3
ภารกิจที่ 7
ไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล
H2(ก.) + I2(ก.) ↔ 2HI(ก.) - Q
1. เพิ่มความดันและเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยา
2. เพิ่มอุณหภูมิและเติมไฮโดรเจน
3. ลดอุณหภูมิและเติมไฮโดรเจนไอโอไดด์
4. การเติมไอโอดีนและการเติมไฮโดรเจน
คำอธิบาย:ในส่วนด้านขวาและด้านซ้ายปริมาณของสารที่เป็นก๊าซจะเท่ากัน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของความดันจะไม่ส่งผลกระทบต่อความสมดุลในระบบ และการเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาก็จะไม่ส่งผลกระทบต่อมันเช่นกัน เพราะทันทีที่เราเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาโดยตรง ปฏิกิริยาจะเร่งขึ้น จากนั้นกลับคืนสู่สมดุลในระบบทันที คำตอบที่ถูกต้องคือ 1.
ภารกิจที่ 8
เพื่อเลื่อนสมดุลในปฏิกิริยาไปทางขวา
2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.); ∆H°<0
ที่จำเป็น
1. การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยา
2. ลดอุณหภูมิลง
3. ความดันต่ำลง
4. ความเข้มข้นของออกซิเจนลดลง
คำอธิบาย:ความเข้มข้นของออกซิเจนที่ลดลงจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปทางสารตั้งต้น (ทางซ้าย) ความดันที่ลดลงจะเปลี่ยนสมดุลไปสู่ปริมาณของสารก๊าซที่ลดลงนั่นคือไปทางขวา คำตอบที่ถูกต้องคือ 3
ภารกิจที่ 9
ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยาคายความร้อน
2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.)
ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความดันลดลงพร้อมกัน
1. เพิ่มขึ้น
2. จะลดลง
3.จะไม่เปลี่ยนแปลง
4. ขั้นแรกจะเพิ่มขึ้น จากนั้นจะลดลง
คำอธิบาย:เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปทางปฏิกิริยาดูดความร้อน กล่าวคือ ไปทางผลิตภัณฑ์ และเมื่อความดันลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปทางปริมาณของสารที่เป็นก๊าซเพิ่มขึ้น ซึ่งก็คือทางซ้ายเช่นกัน ดังนั้นผลผลิตจะลดลง คำตอบที่ถูกต้องคือ 2
ภารกิจที่ 10
การเพิ่มผลผลิตของเมทานอลในปฏิกิริยา
CO + 2H2 ↔ CH3OH + คิว
ส่งเสริม
1. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
2. การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยา
3. การแนะนำตัวยับยั้ง
4. แรงกดดันที่เพิ่มขึ้น
คำอธิบาย:เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน ซึ่งก็คือ ไปทางตัวทำปฏิกิริยา ความดันที่เพิ่มขึ้นจะเปลี่ยนสมดุลไปสู่ปริมาณสารที่เป็นก๊าซที่ลดลง ซึ่งก็คือ ไปสู่การก่อตัวของเมทานอล คำตอบที่ถูกต้องคือ 4
งานสำหรับโซลูชันอิสระ (คำตอบด้านล่าง)
1.ในระบบ
CO(ก.) + H2O(ก.) ↔ CO2(ก.) + H2(ก.) + ถาม
การเปลี่ยนแปลงในสมดุลทางเคมีต่อผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจะได้รับการอำนวยความสะดวกโดย
1. ลดแรงกดดัน
2. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
3. เพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์
4. เพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจน
2. เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ผลคูณของปฏิกิริยาในระบบใด
1. 2СО2(ก.) ↔ 2СО2(ก.) + O2(ก.)
2. C2H4(ก.) ↔ C2H2(ก.) + H2(ก.)
3. PCl3(ก) + Cl2(ก) ↔ PCl5(ก)
4. H2(ก) + Cl2(ก) ↔ 2HCl(ก)
3. สมดุลเคมีในระบบ
2HBr(ก.) ↔ H2(ก.) + Br2(ก.) - Q
จะเปลี่ยนไปใช้ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเมื่อใด
1. เพิ่มแรงกดดัน
2. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
3. แรงกดดันลดลง
4. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา
4. สมดุลเคมีในระบบ
C2H5OH + CH3COOH ↔ CH3COOC2H5 + H2O + ถาม
เลื่อนไปทางผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเมื่อ
1. เติมน้ำ
2. ลดความเข้มข้นของกรดอะซิติก
3. เพิ่มความเข้มข้นของอีเทอร์
4. เมื่อถอดเอสเทอร์ออก
5. สมดุลเคมีในระบบ
2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.) + Q
เลื่อนไปทางการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเมื่อ
1. เพิ่มแรงกดดัน
2. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
3. แรงกดดันลดลง
4. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา
6. สมดุลเคมีในระบบ
CO2(ก.) + C(s) ↔ 2СО(ก.) - Q
จะเปลี่ยนไปใช้ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเมื่อใด
1. เพิ่มแรงกดดัน
2. ลดอุณหภูมิลง
3. เพิ่มความเข้มข้นของ CO2
4. อุณหภูมิสูงขึ้น
7. การเปลี่ยนแปลงความดันจะไม่ส่งผลต่อสภาวะสมดุลเคมีในระบบ
1. 2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.)
2. N2(ก.) + 3H2(ก.) ↔ 2NH3(ก.)
3. 2CO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2CO2(ก.)
4. N2(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO(ก.)
8. เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลเคมีจะเปลี่ยนไปสู่สารตั้งต้นในระบบใด
1. N2(ก) + 3H2(ก) ↔ 2NH3(ก) + Q
2. N2O4(ก.) ↔ 2NO2(ก.) - ถาม
3. CO2(ก.) + H2(ก.) ↔ CO(ก.) + H2O(ก.) - Q
4. 4HCl(ก) + O2(ก) ↔ 2H2O(ก) + 2Cl2(ก) + Q
9. สมดุลเคมีในระบบ
С4Н10(g) ↔ С4Н6(g) + 2Н2(g) - Q
จะเปลี่ยนไปใช้ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเมื่อใด
1. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
2. ลดอุณหภูมิลง
3. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา
4. ลดความเข้มข้นของบิวเทน
10. สภาวะสมดุลเคมีในระบบ
H2(ก.) + I2(ก.) ↔ 2HI(ก.) -Q
ไม่ส่งผลกระทบ
1. เพิ่มแรงกดดัน
2. เพิ่มความเข้มข้นของไอโอดีน
3. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
4. ลดอุณหภูมิ
งานประจำปี 2559
1. สร้างความสอดคล้องระหว่างสมการของปฏิกิริยาเคมีกับการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้นในระบบ
สมการปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงสมดุลเคมี
A) N2(g) + O2(g) ↔ 2NO(g) - Q 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาโดยตรง
B) N2O4(g) ↔ 2NO2(g) - Q 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ
B) CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g) - Q 3 ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในสมดุล
ง) Fe3O4(s) + 4CO(ก.) ↔ 3Fe(s) + 4CO2(ก.) + Q
2. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกต่อระบบ:
CO2(ก.) + C(s) ↔ 2СО(ก.) - Q
และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี
A. ความเข้มข้นของ CO เพิ่มขึ้น 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาโดยตรง
B. ความดันลดลง 3. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเกิดขึ้น
3. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ
HCOOH(ลิตร) + C5H5OH(ลิตร) ↔ HCOOC2H5(ลิตร) + H2O(ลิตร) + Q
อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี
A. การเติม HCOOH 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาโดยตรง
B. เจือจางด้วยน้ำ 3. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเกิดขึ้น
ง. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
4. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ
2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.) + Q
และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี
อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี
A. ความดันลดลง 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาไปข้างหน้า
B. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ
B. อุณหภูมิ NO2 เพิ่มขึ้น 3. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงสมดุลเกิดขึ้น
ง. การเติม O2
5. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกต่อระบบ
4NH3(ก.) + 3O2(ก.) ↔ 2N2(ก.) + 6H2O(ก.) + Q
และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี
อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี
ก. อุณหภูมิลดลง 1. เปลี่ยนไปทำปฏิกิริยาโดยตรง
B. ความดันเพิ่มขึ้น 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ
B. ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นในแอมโมเนีย 3. ความสมดุลไม่มีการเปลี่ยนแปลง
D. การกำจัดไอน้ำ
6. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ
WO3(s) + 3H2(g) ↔ W(s) + 3H2O(g) +Q
และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี
อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี
A. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 1. เลื่อนไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง
B. ความดันเพิ่มขึ้น 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ
ข. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 3. สภาวะสมดุลไม่มีการเปลี่ยนแปลง
D. การกำจัดไอน้ำ
7. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ
С4Н8(ก) + Н2(ก) ↔ С4Н10(ก) + Q
และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี
อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี
A. ความเข้มข้นของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น 1. เลื่อนไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง
B. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ
B. ความดันเพิ่มขึ้น 3. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเกิดขึ้น
D. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา
8. สร้างความสอดคล้องระหว่างสมการของปฏิกิริยาเคมีกับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของระบบพร้อมกัน ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลทางเคมีไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง
สมการปฏิกิริยา การเปลี่ยนพารามิเตอร์ของระบบ
A. H2(g) + F2(g) ↔ 2HF(g) + Q 1. อุณหภูมิและความเข้มข้นของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น
B. H2(g) + I2(s) ↔ 2HI(g) -Q 2. อุณหภูมิและความเข้มข้นของไฮโดรเจนลดลง
B. CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g) + Q 3 อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและลดความเข้มข้นของไฮโดรเจน
D. C4H10(g) ↔ C4H6(g) + 2H2(g) -Q 4. อุณหภูมิลดลงและเพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจน
9. สร้างความสอดคล้องระหว่างสมการของปฏิกิริยาเคมีกับการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้นในระบบ
สมการปฏิกิริยา ทิศทางของการเปลี่ยนแปลงสมดุลเคมี
A. 2HI(g) ↔ H2(g) + I2(s) 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาโดยตรง
B. C(g) + 2S(g) ↔ CS2(g) 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ
B. C3H6(g) + H2(g) ↔ C3H8(g) 3. สมดุลไม่มีการเปลี่ยนแปลง
ช. H2(ก.) + F2(ก.) ↔ 2HF(ก.)
10. สร้างความสอดคล้องระหว่างสมการของปฏิกิริยาเคมีกับการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขในการดำเนินการพร้อมกันซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลทางเคมีไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง
สมการปฏิกิริยา สภาวะการเปลี่ยนแปลง
A. N2(g) + H2(g) ↔ 2NH3(g) + Q 1. อุณหภูมิและความดันเพิ่มขึ้น
B. N2O4(l) ↔ 2NO2(g) -Q 2. อุณหภูมิและความดันลดลง
B. CO2(g) + C(s) ↔ 2CO(g) + Q 3. อุณหภูมิเพิ่มขึ้นและความดันลดลง
D. 4HCl(g) + O2(g) ↔ 2H2O(g) + 2Cl2(g) + Q 4. อุณหภูมิลดลงและความดันเพิ่มขึ้น
คำตอบ: 1 - 3, 2 - 3, 3 - 2, 4 - 4, 5 - 1, 6 - 4, 7 - 4, 8 - 2, 9 - 1, 10 - 1
1. 3223
2. 2111
3. 1322
4. 2221
5. 1211
6. 2312
7. 1211
8. 4133
9. 1113
10. 4322
สำหรับการมอบหมายงาน เราขอขอบคุณคอลเลกชันแบบฝึกหัดสำหรับปี 2016, 2015, 2014, 2013 ผู้เขียน:
Kavernina A.A., Dobrotina D.Yu., Snastina M.G., Savinkina E.V., Zhiveinova O.G.
หากสภาวะภายนอกของกระบวนการทางเคมีไม่เปลี่ยนแปลง สถานะของสมดุลเคมีก็จะคงอยู่ตลอดไป คุณสามารถบรรลุผลได้โดยการเปลี่ยนสภาวะของปฏิกิริยา (อุณหภูมิ ความดัน ความเข้มข้น) การแทนที่หรือการเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี ในทิศทางที่ต้องการ
การปรับสมดุลไปทางขวาทำให้ความเข้มข้นของสารเพิ่มขึ้นซึ่งมีสูตรอยู่ทางด้านขวาของสมการ การเปลี่ยนแปลงสมดุลไปทางซ้ายจะทำให้ความเข้มข้นของสารเพิ่มขึ้นซึ่งมีสูตรอยู่ทางด้านซ้าย ในกรณีนี้ระบบจะเคลื่อนเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ โดยมีคุณลักษณะดังนี้ ค่าอื่นของความเข้มข้นสมดุลของผู้เข้าร่วมปฏิกิริยา.
การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมีที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขเป็นไปตามกฎที่กำหนดขึ้นในปี 1884 โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส A. Le Chatelier (หลักการของ Le Chatelier)
หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์:หากระบบที่อยู่ในสภาวะสมดุลเคมีอยู่ภายใต้อิทธิพลใดๆ เช่น โดยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ความดัน หรือความเข้มข้นของรีเอเจนต์ ความสมดุลก็จะเปลี่ยนไปในทิศทางของปฏิกิริยาที่ทำให้ผลกระทบอ่อนลง .
ผลของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุลเคมี
ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ การเพิ่มความเข้มข้นของผู้เข้าร่วมปฏิกิริยาใด ๆ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสมดุลต่อปฏิกิริยาซึ่งส่งผลให้ความเข้มข้นของสารนี้ลดลง
อิทธิพลของความเข้มข้นต่อสภาวะสมดุลอยู่ภายใต้กฎต่อไปนี้:
เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่งเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะเพิ่มขึ้น และความสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาและในทางกลับกัน
เมื่อความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาตัวใดตัวหนึ่งเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาย้อนกลับจะเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลในทิศทางของการก่อตัวของสารตั้งต้นและในทางกลับกัน
ตัวอย่างเช่น หากอยู่ในระบบสมดุล:
ดังนั้น 2 (ก.) + ไม่ใช่ 2 (ก.) ดังนั้น 3 (ก.) + ไม่ใช่ (ก.)
เพิ่มความเข้มข้นของ SO 2 หรือ NO 2 จากนั้นตามกฎของการกระทำของมวลอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยตรงจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนสมดุลไปทางขวาซึ่งจะนำไปสู่การบริโภคสารตั้งต้นและความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น สถานะสมดุลใหม่จะถูกสร้างขึ้นพร้อมกับความเข้มข้นสมดุลใหม่ของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา เมื่อความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาตัวใดตัวหนึ่งลดลง ระบบจะทำปฏิกิริยาในลักษณะที่จะเพิ่มความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ ข้อได้เปรียบจะได้รับจากปฏิกิริยาโดยตรง ส่งผลให้ความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น
อิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงความดันต่อการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี
ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ ความดันที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปสู่การก่อตัวของอนุภาคก๊าซน้อยลงเช่น ไปสู่ปริมาณที่น้อยลง
ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาที่ผันกลับได้:
2NO 2 (ก.) 2NO (ก.) + O 2 (ก.)
จาก 2 โมล NO 2 2 โมล NO และ 1 โมล O 2 เกิดขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ที่ด้านหน้าสูตรของสารที่เป็นก๊าซบ่งชี้ว่าการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าทำให้จำนวนโมลของก๊าซเพิ่มขึ้น และการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับจะช่วยลดจำนวนโมลของก๊าซ สาร. หากอิทธิพลภายนอกถูกกระทำต่อระบบดังกล่าวโดยการเพิ่มแรงกดดัน ระบบจะตอบสนองในลักษณะที่ทำให้อิทธิพลนี้อ่อนลง ความดันสามารถลดลงได้หากสมดุลของปฏิกิริยาเปลี่ยนไปทางโมลของสารก๊าซน้อยลง ส่งผลให้มีปริมาตรน้อยลง
ในทางตรงกันข้าม ความดันที่เพิ่มขึ้นในระบบนี้สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของสมดุลไปทางขวา - ไปสู่การสลายตัวของ NO 2 ซึ่งจะเพิ่มปริมาณของสสารที่เป็นก๊าซ
หากจำนวนโมลของสารก๊าซก่อนและหลังปฏิกิริยาคงที่เช่น ปริมาตรของระบบจะไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการทำปฏิกิริยา จากนั้นการเปลี่ยนแปลงของความดันจะเปลี่ยนอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับเท่ากัน และไม่ส่งผลกระทบต่อสภาวะสมดุลทางเคมี
ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยา:
H 2 (g) + Cl 2 (g) 2HCl (g)
จำนวนโมลของสารที่เป็นก๊าซก่อนและหลังปฏิกิริยาจะคงที่และความดันในระบบไม่เปลี่ยนแปลง ความสมดุลในระบบนี้ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อความดันเปลี่ยนแปลง
อิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่อการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี
ในแต่ละปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ ทิศทางใดทิศทางหนึ่งสอดคล้องกับกระบวนการคายความร้อน และอีกทิศทางหนึ่งสอดคล้องกับกระบวนการดูดความร้อน ดังนั้นในปฏิกิริยาของการสังเคราะห์แอมโมเนีย ปฏิกิริยาไปข้างหน้าคือคายความร้อน และปฏิกิริยาย้อนกลับคือการดูดความร้อน
N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) + Q (-ΔH)
เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง อัตราของปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับจะเปลี่ยนไป อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงของอัตราจะไม่เกิดขึ้นในระดับเดียวกัน ตามสมการอาร์เรเนียส ปฏิกิริยาดูดความร้อนซึ่งมีพลังงานกระตุ้นสูงจะมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในระดับที่มากขึ้น
ดังนั้น เพื่อประเมินอิทธิพลของอุณหภูมิที่มีต่อทิศทางการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี จึงจำเป็นต้องทราบผลกระทบทางความร้อนของกระบวนการ สามารถกำหนดได้โดยการทดลอง เช่น ใช้แคลอริมิเตอร์ หรือคำนวณตามกฎของ G. Hess ก็ควรสังเกตว่า การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าของค่าคงที่สมดุลเคมี (K p)
ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะเปลี่ยนสมดุลไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน เมื่ออุณหภูมิลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน
ดังนั้น, อุณหภูมิเพิ่มขึ้นในปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสมดุล ไปสู่การดูดความร้อนปฏิกิริยาเช่น ไปทางซ้าย. ข้อดีคือเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับซึ่งเกิดขึ้นกับการดูดซับความร้อน
สภาวะสมดุลสำหรับปฏิกิริยาที่ผันกลับได้สามารถคงอยู่ได้อย่างไม่มีกำหนด (โดยไม่มีการแทรกแซงจากภายนอก) แต่หากอิทธิพลภายนอกเกิดขึ้นกับระบบดังกล่าว (เปลี่ยนอุณหภูมิ ความดัน หรือความเข้มข้นของสารสุดท้ายหรือสารตั้งต้น) สถานะของสมดุลก็จะหยุดชะงัก ความเร็วของปฏิกิริยาอันใดอันหนึ่งจะมากกว่าความเร็วของปฏิกิริยาอีกอันหนึ่ง เมื่อเวลาผ่านไป ระบบจะเข้าสู่สภาวะสมดุลอีกครั้ง แต่ความเข้มข้นของสมดุลใหม่ของสารเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายจะแตกต่างจากความเข้มข้นดั้งเดิม ในกรณีนี้ พวกเขาพูดถึงการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่ง
หากเป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอก อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้ามากกว่าอัตราของปฏิกิริยาย้อนกลับ นั่นหมายความว่าสมดุลเคมีเปลี่ยนไปทางขวา ในทางกลับกัน หากอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับมากขึ้น นั่นหมายความว่าสมดุลเคมีเคลื่อนไปทางซ้าย
เมื่อสมดุลเลื่อนไปทางขวา ความเข้มข้นของสมดุลของสารตั้งต้นจะลดลง และความเข้มข้นของสมดุลของสารสุดท้ายจะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับความเข้มข้นของสมดุลเริ่มต้น ดังนั้นผลผลิตของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาจึงเพิ่มขึ้นเช่นกัน
การเปลี่ยนแปลงสมดุลทางเคมีไปทางซ้ายทำให้ความเข้มข้นสมดุลของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น และความเข้มข้นสมดุลของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายลดลง ซึ่งผลผลิตจะลดลง
ทิศทางของการเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมีถูกกำหนดโดยใช้หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์: “หากอิทธิพลภายนอกเกิดขึ้นกับระบบในสภาวะสมดุลทางเคมี (อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ความดัน ความเข้มข้นของสารตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไปที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา) สิ่งนี้จะทำให้ จะส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น ซึ่งการเกิดขึ้นจะชดเชย (ลด) ผลกระทบ"
ตัวอย่างเช่น เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะเพิ่มขึ้น และความสมดุลจะเปลี่ยนไปทางขวา เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นลดลง ในทางกลับกัน อัตราของปฏิกิริยาย้อนกลับจะเพิ่มขึ้น และสมดุลเคมีจะเลื่อนไปทางซ้าย
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น (เช่น เมื่อระบบถูกให้ความร้อน) สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน และเมื่ออุณหภูมิลดลง (เช่น เมื่อระบบเย็นลง) สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน (ถ้าปฏิกิริยาข้างหน้าเป็นแบบคายความร้อน ปฏิกิริยาย้อนกลับก็จะต้องเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน และในทางกลับกัน)
ควรเน้นย้ำว่าตามกฎแล้วการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะเพิ่มอัตราของปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับ แต่อัตราของปฏิกิริยาดูดความร้อนจะเพิ่มขึ้นในระดับที่มากกว่าอัตราของปฏิกิริยาคายความร้อน ดังนั้น เมื่อระบบเย็นลง อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับจะลดลง แต่ก็ไม่เท่ากันเช่นกัน สำหรับปฏิกิริยาคายความร้อน อัตราการเกิดปฏิกิริยาดูดความร้อนจะน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ
การเปลี่ยนแปลงของความดันจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของสมดุลทางเคมีก็ต่อเมื่อตรงตามเงื่อนไขสองประการเท่านั้น:
จำเป็นที่สารอย่างน้อยหนึ่งชนิดที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาจะอยู่ในสถานะก๊าซเช่น:
CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) - การเปลี่ยนแปลงของความดันส่งผลต่อการกระจัดของสมดุล
CH 3 COOH (ของเหลว) + C 2 H 5 OH (ของเหลว) CH 3 COOC 2 H 5 (ของเหลว) + H 2 O (ของเหลว) – การเปลี่ยนแปลงของความดันไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีเนื่องจาก ไม่มีสารเริ่มต้นหรือสารสุดท้ายอยู่ในสถานะก๊าซ
หากสารหลายชนิดอยู่ในสถานะก๊าซ จำนวนโมเลกุลของก๊าซทางด้านซ้ายของสมการสำหรับปฏิกิริยาดังกล่าวจำเป็นจะต้องไม่เท่ากับจำนวนโมเลกุลของก๊าซทางด้านขวาของสมการ เช่น
2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) – การเปลี่ยนแปลงความดันส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล
I 2(g) + H 2(g) 2HI (g) – การเปลี่ยนแปลงความดันไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล
เมื่อตรงตามเงื่อนไขทั้งสองนี้ ความดันที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปสู่ปฏิกิริยา ซึ่งการเกิดขึ้นจะลดจำนวนโมเลกุลก๊าซในระบบ ในตัวอย่างของเรา (การเผาไหม้ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาของ SO 2) นี่จะเป็นปฏิกิริยาโดยตรง
ในทางกลับกัน ความดันที่ลดลงจะเปลี่ยนสมดุลไปสู่ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการก่อตัวของโมเลกุลก๊าซจำนวนมากขึ้น ในตัวอย่างของเรา นี่จะเป็นปฏิกิริยาตรงกันข้าม
ความดันที่เพิ่มขึ้นทำให้ปริมาตรของระบบลดลงและทำให้ความเข้มข้นของโมลาร์ของสารก๊าซเพิ่มขึ้น เป็นผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับเพิ่มขึ้น แต่ไม่เท่ากัน ความดันที่ลดลงตามรูปแบบที่คล้ายกันทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับลดลง แต่ในขณะเดียวกัน อัตราการเกิดปฏิกิริยาซึ่งสมดุลจะเปลี่ยนไปจะลดลงในระดับที่น้อยลง
ตัวเร่งปฏิกิริยาไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุลเนื่องจาก มันเร่งความเร็ว (หรือช้าลง) ทั้งปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับในระดับเดียวกัน เมื่อมีอยู่ สมดุลทางเคมีจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นเท่านั้น (หรือช้ากว่านั้น)
หากระบบได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการพร้อมกัน แต่ละปัจจัยจะดำเนินการอย่างเป็นอิสระจากปัจจัยอื่นๆ เช่นในการสังเคราะห์แอมโมเนีย
N 2(แก๊ส) + 3H 2(แก๊ส) 2NH 3(แก๊ส)
ปฏิกิริยาจะดำเนินการโดยการให้ความร้อนและมีตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเพิ่มความเร็ว แต่ผลของอุณหภูมินำไปสู่ความจริงที่ว่าความสมดุลของปฏิกิริยาเลื่อนไปทางซ้ายไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อนแบบย้อนกลับ สิ่งนี้ทำให้เอาต์พุตของ NH 3 ลดลง เพื่อชดเชยผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ของอุณหภูมิและเพิ่มผลผลิตของแอมโมเนีย ความดันในระบบจะเพิ่มขึ้นพร้อมกัน ซึ่งจะเปลี่ยนสมดุลของปฏิกิริยาไปทางขวา เช่น ไปสู่การก่อตัวของโมเลกุลก๊าซน้อยลง
ในกรณีนี้ เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดสำหรับปฏิกิริยา (อุณหภูมิ ความดัน) จะถูกเลือกโดยการทดลอง ซึ่งจะดำเนินการด้วยความเร็วสูงเพียงพอ และให้ผลผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายในเชิงเศรษฐศาสตร์
หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ถูกนำมาใช้ในทำนองเดียวกันในอุตสาหกรรมเคมีในการผลิตสารต่างๆ จำนวนมากที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเศรษฐกิจของประเทศ
หลักการของ Le Chatelier ไม่เพียงแต่ใช้กับปฏิกิริยาเคมีที่ผันกลับได้เท่านั้น แต่ยังใช้กับกระบวนการสมดุลอื่นๆ อีกด้วย เช่น กายภาพ เคมีกายภาพ และชีวภาพ
ร่างกายมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่นั้นมีลักษณะเฉพาะคือค่าคงที่สัมพัทธ์ของพารามิเตอร์หลายอย่าง รวมถึงตัวบ่งชี้ทางชีวเคมีต่างๆ รวมถึงความเข้มข้นของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตามสภาวะดังกล่าวไม่สามารถเรียกว่าสมดุลได้เพราะว่า ไม่สามารถใช้ได้กับระบบเปิด
ร่างกายมนุษย์ก็เหมือนกับระบบสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แลกเปลี่ยนสสารต่างๆ กับสิ่งแวดล้อมอยู่ตลอดเวลา มันกินอาหารและปล่อยผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากออกซิเดชันและสลายตัว ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติสำหรับสิ่งมีชีวิต สถานะคงที่กำหนดเป็นความคงที่ของพารามิเตอร์ที่อัตราการแลกเปลี่ยนสสารและพลังงานคงที่กับสิ่งแวดล้อม ในการประมาณครั้งแรก สถานะคงที่ถือได้ว่าเป็นชุดของสถานะสมดุลที่เชื่อมโยงกันด้วยกระบวนการผ่อนคลาย ในสภาวะสมดุล ความเข้มข้นของสารที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาจะคงอยู่เนื่องจากการเติมผลิตภัณฑ์เริ่มต้นจากภายนอกและการกำจัดผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายออกสู่ภายนอก การเปลี่ยนแปลงเนื้อหาในร่างกายไม่ได้นำไปสู่ความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ใหม่ซึ่งแตกต่างจากระบบปิด ระบบจะกลับสู่สถานะเดิม ดังนั้นจึงรักษาความคงตัวแบบไดนามิกสัมพัทธ์ขององค์ประกอบและคุณสมบัติของสภาพแวดล้อมภายในของร่างกายซึ่งเป็นตัวกำหนดความเสถียรของการทำงานทางสรีรวิทยา คุณสมบัติของระบบสิ่งมีชีวิตนี้เรียกว่าแตกต่างกัน สภาวะสมดุล.
ในช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิตในสภาวะนิ่ง ตรงกันข้ามกับระบบสมดุลแบบปิด เอนโทรปีเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการย้อนกลับยังเกิดขึ้นพร้อมกัน - เอนโทรปีลดลงเนื่องจากการบริโภคสารอาหารที่มีค่าเอนโทรปีต่ำจากสิ่งแวดล้อม (เช่น สารประกอบโมเลกุลสูง - โปรตีน โพลีแซ็กคาไรด์ คาร์โบไฮเดรต ฯลฯ ) และ การปล่อยผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวออกสู่สิ่งแวดล้อม ตามตำแหน่งของ I.R. Prigogine การผลิตเอนโทรปีทั้งหมดสำหรับสิ่งมีชีวิตในสภาวะนิ่งมีแนวโน้มที่จะน้อยที่สุด
การมีส่วนร่วมสำคัญในการพัฒนาอุณหพลศาสตร์ที่ไม่สมดุลเกิดขึ้นจาก ไอ.อาร์. ปริโกซีผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2520 ซึ่งแย้งว่า “ในระบบที่ไม่สมดุลใดๆ มีพื้นที่ท้องถิ่นที่อยู่ในสภาพสมดุล ในอุณหพลศาสตร์คลาสสิก สมดุลหมายถึงทั้งระบบ แต่ในสภาวะไม่มีสมดุล หมายถึงเฉพาะแต่ละส่วนเท่านั้น”
เป็นที่ยอมรับกันว่าเอนโทรปีในระบบดังกล่าวเพิ่มขึ้นระหว่างการกำเนิดเอ็มบริโอ ระหว่างกระบวนการงอกใหม่ และการเติบโตของเนื้องอกมะเร็ง
9. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี สมดุลเคมี
9.2. สมดุลเคมีและการกระจัด
ปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่สามารถย้อนกลับได้ เช่น ไหลพร้อมกันทั้งในทิศทางของการก่อตัวของผลิตภัณฑ์และในทิศทางของการสลายตัว (จากซ้ายไปขวาและจากขวาไปซ้าย)
ตัวอย่างสมการปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการที่ผันกลับได้:
N 2 + 3H 2 ⇄ t °, p, แมว 2NH 3
2SO 2 + O 2 ⇄ เสื้อ ° , p , แมว 2SO 3
H 2 + ฉัน 2 ⇄ t ° 2HI
ปฏิกิริยาที่ผันกลับได้นั้นมีคุณลักษณะเฉพาะด้วยสถานะพิเศษที่เรียกว่าสภาวะสมดุลเคมี
สมดุลเคมี- นี่คือสถานะของระบบที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับเท่ากัน เมื่อเคลื่อนไปสู่สมดุลเคมี อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะลดลง ในขณะที่ปฏิกิริยาย้อนกลับและความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์จะเพิ่มขึ้น
ในสภาวะสมดุลเคมี ผลิตภัณฑ์จะเกิดขึ้นต่อหน่วยเวลาในขณะที่สลายตัว เป็นผลให้ความเข้มข้นของสารในสภาวะสมดุลเคมีไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าความเข้มข้นหรือมวล (ปริมาตร) ของสารทั้งหมดจะเท่ากันเสมอไป (ดูรูปที่ 9.8 และ 9.9) สมดุลเคมีคือสมดุลแบบไดนามิก (เคลื่อนที่) ที่สามารถตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอกได้
การเปลี่ยนผ่านของระบบสมดุลจากสถานะสมดุลหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งเรียกว่าการกระจัดหรือ การเปลี่ยนแปลงในความสมดุล- ในทางปฏิบัติ พวกเขาพูดถึงการเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปสู่ผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา (ไปทางขวา) หรือไปทางสารตั้งต้น (ไปทางซ้าย) ปฏิกิริยาไปข้างหน้าคือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากซ้ายไปขวา และปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้นจากขวาไปซ้าย สถานะของสมดุลจะแสดงด้วยลูกศรสองลูกที่สวนทางกัน: ⇄
หลักการเปลี่ยนสมดุลถูกกำหนดโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Le Chatelier (1884): อิทธิพลภายนอกต่อระบบที่อยู่ในสมดุลนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลนี้ไปในทิศทางที่ทำให้ผลกระทบของอิทธิพลภายนอกอ่อนลง
ให้เรากำหนดกฎพื้นฐานสำหรับการเปลี่ยนสมดุล
ผลของความเข้มข้น: เมื่อความเข้มข้นของสารเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การบริโภค และเมื่อมันลดลง ไปสู่การก่อตัว
ตัวอย่างเช่นเมื่อความเข้มข้นของ H 2 เพิ่มขึ้นในปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้
H 2 (ก.) + ฉัน 2 (ก.) ⇄ 2HI (ก.)
อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของไฮโดรเจน ผลที่ได้คือยอดคงเหลือจะเลื่อนไปทางขวา เมื่อความเข้มข้นของ H 2 ลดลง อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะลดลง ส่งผลให้สมดุลของกระบวนการเลื่อนไปทางซ้าย
ผลกระทบของอุณหภูมิ: เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน และเมื่ออุณหภูมิลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน
สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาทั้งภายนอกและปฏิกิริยาดูดความร้อนจะเพิ่มขึ้น แต่ใน จำนวนที่มากขึ้นครั้ง - ปฏิกิริยาดูดความร้อนซึ่ง E a มากกว่าเสมอ เมื่ออุณหภูมิลดลง อัตราของปฏิกิริยาทั้งสองจะลดลง แต่กลับเป็นอีกจำนวนที่มากขึ้น นั่นคือการดูดความร้อน สะดวกในการอธิบายสิ่งนี้ด้วยแผนภาพซึ่งค่าความเร็วเป็นสัดส่วนกับความยาวของลูกศร และความสมดุลจะเปลี่ยนไปตามทิศทางของลูกศรที่ยาวกว่า
ผลกระทบของแรงกดดัน: การเปลี่ยนแปลงความดันจะส่งผลต่อสภาวะสมดุลก็ต่อเมื่อมีก๊าซเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา และแม้ว่าสารก๊าซจะอยู่เพียงด้านเดียวของสมการทางเคมีก็ตาม ตัวอย่างสมการปฏิกิริยา:
- ความดันส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล:
3H 2 (ก.) + N 2 (ก.) ⇄ 2NH 3 (ก.)
CaO (ทีวี) + CO 2 (g) ⇄ CaCO 3 (ทีวี);
- ความดันไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล:
Cu (ทีวี) + S (ทีวี) = CuS (ทีวี)
NaOH (สารละลาย) + HCl (สารละลาย) = NaCl (สารละลาย) + H 2 O (l)
เมื่อความดันลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของสารก๊าซในปริมาณทางเคมีที่มากขึ้น และเมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของสารก๊าซในปริมาณทางเคมีที่น้อยลง หากปริมาณสารเคมีของก๊าซทั้งสองข้างของสมการเท่ากัน ความดันจะไม่ส่งผลต่อสภาวะสมดุลทางเคมี:
H 2 (g) + Cl 2 (g) = 2HCl (g)
สิ่งนี้ง่ายต่อการเข้าใจโดยคำนึงถึงว่าผลของการเปลี่ยนแปลงความดันนั้นคล้ายคลึงกับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น: เมื่อความดันเพิ่มขึ้น n เท่า ความเข้มข้นของสารทั้งหมดในสมดุลจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณที่เท่ากัน (และ ในทางกลับกัน)
ผลกระทบของปริมาตรของระบบปฏิกิริยา: การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของระบบปฏิกิริยาสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของความดันและส่งผลต่อสถานะสมดุลของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสารที่เป็นก๊าซเท่านั้น ปริมาตรที่ลดลงหมายถึงความดันที่เพิ่มขึ้น และทำให้สมดุลไปสู่การก่อตัวของก๊าซเคมีน้อยลง การเพิ่มขึ้นของปริมาตรของระบบส่งผลให้ความดันลดลงและการเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปสู่การก่อตัวของสารก๊าซในปริมาณทางเคมีที่มากขึ้น
การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าสู่ระบบสมดุลหรือการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของมันจะไม่เปลี่ยนสมดุล (ไม่เพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์) เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับในระดับเดียวกัน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาจะลดพลังงานกระตุ้นของกระบวนการไปข้างหน้าและย้อนกลับอย่างเท่าเทียมกัน แล้วทำไมพวกเขาถึงใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการที่ผันกลับได้? ความจริงก็คือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการที่ผันกลับได้ส่งเสริมให้เกิดความสมดุลอย่างรวดเร็ว และเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตทางอุตสาหกรรม
ตัวอย่างเฉพาะของอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุลแสดงไว้ในตาราง 1 9.1 สำหรับปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียที่เกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปฏิกิริยาไปข้างหน้าคือคายความร้อน และปฏิกิริยาย้อนกลับคือการดูดความร้อน
ตารางที่ 9.1
อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุลของปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนีย
| ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อระบบสมดุล | ทิศทางของการกระจัดของปฏิกิริยาสมดุล 3 H 2 + N 2 ⇄ t, p, cat 2 NH 3 + Q |
|---|---|
| เพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจน s (H 2) | สมดุลเลื่อนไปทางขวา ระบบตอบสนองโดยการลด c (H 2) |
| ความเข้มข้นของแอมโมเนียลดลง s (NH 3)↓ | สมดุลเลื่อนไปทางขวา ระบบตอบสนองด้วยการเพิ่มขึ้นของ c (NH 3) |
| เพิ่มความเข้มข้นของแอมโมเนีย, s (NH 3) | สมดุลเลื่อนไปทางซ้าย ระบบตอบสนองโดยการลด c (NH 3) |
| ความเข้มข้นของไนโตรเจนลดลง s (N 2)↓ | สมดุลเลื่อนไปทางซ้าย ระบบตอบสนองโดยการเพิ่ม c (N 2) |
| การบีบอัด (ปริมาตรลดลง, ความดันเพิ่มขึ้น) | สมดุลเลื่อนไปทางขวา ส่งผลให้ปริมาตรก๊าซลดลง |
| การขยายตัว (เพิ่มปริมาตร ลดความดัน) | สมดุลเลื่อนไปทางซ้ายเพื่อเพิ่มปริมาตรก๊าซ |
| แรงกดดันเพิ่มขึ้น | สมดุลเลื่อนไปทางขวา ไปสู่ก๊าซที่มีปริมาตรน้อยลง |
| แรงกดดันลดลง | สมดุลเลื่อนไปทางซ้ายไปสู่ก๊าซที่มีปริมาตรมากขึ้น |
| อุณหภูมิเพิ่มขึ้น | สมดุลเลื่อนไปทางซ้ายไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน |
| อุณหภูมิลดลง | สมดุลเลื่อนไปทางขวา ไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน |
| การเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยา | ความสมดุลไม่เปลี่ยนแปลง |
ตัวอย่างที่ 9.3 อยู่ในสภาวะสมดุลของกระบวนการ
2SO 2 (ก.) + O 2 (ก.) ⇄ 2SO 3 (ก.)
ความเข้มข้นของสาร (โมล/dm 3) SO 2, O 2 และ SO 3 เท่ากับ 0.6, 0.4 และ 0.2 ตามลำดับ ค้นหาความเข้มข้นเริ่มต้นของ SO 2 และ O 2 (ความเข้มข้นเริ่มต้นของ SO 3 เป็นศูนย์)
สารละลาย. ในระหว่างปฏิกิริยา SO 2 และ O 2 จะถูกใช้ไป
c ออก (SO 2) = c เท่ากับ (SO 2) + c ออก (SO 2)
คออก (O 2) = คเท่ากับ (O 2) + คออก (O 2)
พบค่าของ c ที่ใช้ไปโดยใช้ c (SO 3):
x = 0.2 โมล/ลูกบาศก์เมตร
c ออก (SO 2) = 0.6 + 0.2 = 0.8 (mol/dm 3)
y = 0.1 โมล/ลูกบาศก์เมตร
c ออก (O 2) = 0.4 + 0.1 = 0.5 (mol/dm 3)
คำตอบ: 0.8 โมล/dm 3 SO 2; 0.5 โมล/ลูกบาศก์เมตร 3 O 2.
เมื่อปฏิบัติงานสอบ อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ในด้านหนึ่งต่ออัตราปฏิกิริยาและอีกด้านหนึ่งต่อการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีมักจะสับสน
สำหรับกระบวนการที่พลิกกลับได้
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับจะเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิลดลง อัตราของปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับจะลดลง
เมื่อความดันเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของก๊าซจะเพิ่มขึ้นทั้งทางตรงและทางกลับ เมื่อความดันลดลง อัตราของปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของก๊าซทั้งทางตรงและทางกลับจะลดลง
การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าสู่ระบบหรือแทนที่ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นจะไม่เปลี่ยนสมดุล
ตัวอย่างที่ 9.4 กระบวนการที่พลิกกลับได้เกิดขึ้น อธิบายโดยสมการ
ยังไม่มีข้อความ 2 (ก.) + 3H 2 (ก.) ⇄ 2NH 3 (ก.) + Q
พิจารณาว่าปัจจัยใด: 1) เพิ่มอัตราการสังเคราะห์ปฏิกิริยาแอมโมเนีย; 2) เลื่อนยอดคงเหลือไปทางขวา:
ก) อุณหภูมิลดลง
b) แรงกดดันเพิ่มขึ้น;
c) ลดความเข้มข้นของ NH 3;
d) การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา
e) เพิ่มความเข้มข้นของ N 2
สารละลาย. ปัจจัย b) d) และ e) เพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาของการสังเคราะห์แอมโมเนีย (รวมถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเพิ่มความเข้มข้นของ H 2) เปลี่ยนสมดุลไปทางขวา - a), b), c), e)
คำตอบ: 1) ข, ง, ง; 2) ก, ข, ค, ง.
ตัวอย่างที่ 9.5 ด้านล่างนี้คือแผนภาพพลังงานของปฏิกิริยาที่ผันกลับได้
แสดงรายการข้อความจริงทั้งหมด:
ก) ปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้นเร็วกว่าปฏิกิริยาไปข้างหน้า
b) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นมากกว่าปฏิกิริยาข้างหน้า
c) ปฏิกิริยาโดยตรงเกิดขึ้นกับการดูดซับความร้อน
d) ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ γ มากกว่าสำหรับปฏิกิริยาย้อนกลับ
สารละลาย.
a) ข้อความนี้ถูกต้อง เนื่องจาก E arr = 500 − 300 = 200 (kJ) น้อยกว่า E arr = 500 − 200 = 300 (kJ)
b) ข้อความไม่ถูกต้อง อัตราของปฏิกิริยาโดยตรงที่ E a เพิ่มขึ้นมากกว่าจำนวนครั้ง
c) ข้อความถูกต้อง Q pr = 200 − 300 = −100 (kJ)
d) ข้อความไม่ถูกต้อง γ จะมากกว่าสำหรับปฏิกิริยาโดยตรง ในกรณีนี้ E a จะมากกว่า
คำตอบ: ก) ค)