Ndikimi i temperaturës në ekuilibër në reaksionet e kthyeshme. Reaksione të kthyeshme dhe të pakthyeshme

Nëse kushtet e jashtme procesi kimik nuk ndryshojnë, atëherë gjendja e ekuilibrit kimik mund të mbahet pafundësisht. Duke ndryshuar kushtet e reagimit (temperaturë, presion, përqendrim) mund të arrini zhvendosja ose zhvendosja në ekuilibrin kimik në drejtimin e kërkuar.

Një zhvendosje e ekuilibrit në të djathtë çon në një rritje të përqendrimit të substancave, formulat e të cilave janë në anën e djathtë të ekuacionit. Një zhvendosje e ekuilibrit në të majtë do të çojë në një rritje të përqendrimit të substancave formulat e të cilave janë në të majtë. Në këtë rast, sistemi do të kalojë në një gjendje të re ekuilibri, të karakterizuar nga vlera të tjera të përqendrimeve të ekuilibrit të pjesëmarrësve në reagim.

Ndryshimet në ekuilibrin kimik të shkaktuar nga ndryshimi i kushteve ndjekin një rregull të formuluar në 1884 fizikan francez A. Le Chatelier (parimi Le Chatelier).

Parimi i Le Chatelier:nëse një sistem në një gjendje ekuilibri kimik i nënshtrohet ndonjë ndikimi, për shembull, duke ndryshuar temperaturën, presionin ose përqendrimet e reagentëve, atëherë ekuilibri do të zhvendoset në drejtimin e reaksionit që dobëson efektin. .

Efekti i ndryshimeve në përqendrim në ndryshimin e ekuilibrit kimik.

Sipas parimit të Le Chatelier Një rritje në përqendrimin e secilit prej pjesëmarrësve të reaksionit shkakton një zhvendosje të ekuilibrit drejt reagimit që çon në një ulje të përqendrimit të kësaj substance.

Ndikimi i përqendrimit në gjendjen e ekuilibrit i nënshtrohet rregullave të mëposhtme:

Kur përqendrimi i njërit prej materialet fillestare shpejtësia e reaksionit të drejtpërdrejtë rritet dhe ekuilibri zhvendoset në drejtim të formimit të produkteve të reaksionit dhe anasjelltas;

Ndërsa përqendrimi i njërit prej produkteve të reaksionit rritet, shpejtësia e reaksionit të kundërt rritet, gjë që çon në një zhvendosje të ekuilibrit në drejtim të formimit të substancave fillestare dhe anasjelltas.

Për shembull, nëse në një sistem ekuilibri:

SO 2 (g) + NO 2 (g) SO 3 (g) + NO (g)

rritet përqendrimi i SO 2 ose NO 2, atëherë, në përputhje me ligjin e veprimit të masës, shpejtësia e reaksionit të drejtpërdrejtë do të rritet. Kjo do të çojë në një zhvendosje të ekuilibrit në të djathtë, gjë që do të çojë në konsumin e substancave fillestare dhe një rritje të përqendrimit të produkteve të reaksionit. Një gjendje e re ekuilibri do të vendoset me të reja përqendrimet e ekuilibrit materialet fillestare dhe produktet e reaksionit. Kur përqendrimi, për shembull, i njërit prej produkteve të reaksionit zvogëlohet, sistemi do të reagojë në atë mënyrë që të rrisë përqendrimin e produktit. Avantazhi do t'i jepet reagimit të drejtpërdrejtë, duke çuar në një rritje të përqendrimit të produkteve të reagimit.

Ndikimi i ndryshimeve të presionit në zhvendosjen e ekuilibrit kimik.

Sipas parimit të Le Chatelier një rritje e presionit çon në një zhvendosje të ekuilibrit drejt formimit të më pak grimcave të gazta, d.m.th. drejt vëllimit më të vogël.

Për shembull, në një reagim të kthyeshëm:

2NO 2 (g) 2NO (g) + O 2 (g)

nga 2 mol NO 2 formohen 2 mol NO dhe 1 mol O 2. Koeficientët stekiometrikë para formulave substanca të gazta tregojnë se shfaqja e një reaksioni përpara çon në një rritje të numrit të moleve të gazeve, dhe shfaqja e një reaksioni të kundërt, përkundrazi, zvogëlon numrin e moleve të një substance të gaztë. Nëse një ndikim i jashtëm ushtrohet në një sistem të tillë, për shembull, duke rritur presionin, atëherë sistemi do të reagojë në atë mënyrë që të dobësojë këtë ndikim. Presioni mund të ulet nëse ekuilibri i një reaksioni të caktuar zhvendoset drejt më pak moleve të substancës së gaztë, dhe rrjedhimisht një vëllim më të vogël.

Përkundrazi, një rritje e presionit në këtë sistem shoqërohet me një zhvendosje të ekuilibrit në të djathtë - drejt zbërthimit të NO 2, gjë që rrit sasinë e lëndës së gaztë.

Nëse numri i moleve të substancave të gazta para dhe pas reaksionit mbetet konstant, d.m.th. vëllimi i sistemit nuk ndryshon gjatë reaksionit, atëherë një ndryshim në presion ndryshon në mënyrë të barabartë shpejtësinë e reaksioneve të përparme dhe të kundërta dhe nuk ndikon në gjendjen e ekuilibrit kimik.

Për shembull, në reagim:

H2 (g) + Cl 2 (g) 2HCl (g),

total moli i substancave të gazta para dhe pas reaksionit mbetet konstant dhe presioni në sistem nuk ndryshon. Ekuilibri në këtë sistem nuk ndryshon kur presioni ndryshon.

Ndikimi i ndryshimeve të temperaturës në zhvendosjen e ekuilibrit kimik.

Në çdo reagim të kthyeshëm, një nga drejtimet korrespondon me një proces ekzotermik, dhe tjetri me një proces endotermik. Pra, në reaksionin e sintezës së amoniakut, reagimi përpara është ekzotermik, dhe reagimi i kundërt është endotermik.

N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) + Q (-ΔH).

Kur temperatura ndryshon, ritmet e reaksioneve të përparme dhe të kundërta ndryshojnë, megjithatë, ndryshimi në shpejtësi nuk ndodh në në të njëjtën shkallë. Sipas ekuacionit Arrhenius në në një masë më të madhe Një reaksion endotermik, i karakterizuar nga vlera të mëdha energjitë e aktivizimit.

Prandaj, për të vlerësuar ndikimin e temperaturës në drejtimin e zhvendosjes së ekuilibrit kimik, është e nevojshme të dihet efekti termik i procesit. Mund të përcaktohet në mënyrë eksperimentale, për shembull, duke përdorur një kalorimetër, ose të llogaritet bazuar në ligjin e G. Hess. Duhet theksuar se ndryshimi i temperaturës çon në ndryshimin e vlerës së konstantës së ekuilibrit kimik (K p).

Sipas parimit të Le Chatelier Një rritje e temperaturës e zhvendos ekuilibrin drejt një reaksioni endotermik. Me uljen e temperaturës, ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit ekzotermik.

Kështu, rritja e temperaturës në reaksionin e sintezës së amoniakut do të çojë në një zhvendosje të ekuilibrit drejt endotermike reagimet, d.m.th. në të majtë. Avantazhi i jepet reagimit të kundërt, i cili ndodh me thithjen e nxehtësisë.

Nëse një sistem është në një gjendje ekuilibri, atëherë ai do të qëndrojë në të për aq kohë sa kushtet e jashtme mbeten konstante. Nëse kushtet ndryshojnë, sistemi do të dalë nga ekuilibri - ritmet e proceseve të përparme dhe të kundërta do të ndryshojnë në mënyrë të pabarabartë - do të ndodhë një reagim. Vlera më e lartë ka raste të çekuilibrit për shkak të ndryshimeve në përqendrimin e ndonjë prej substancave të përfshira në ekuilibër, presion ose temperaturë.

Le të shqyrtojmë secilin prej këtyre rasteve.

Çrregullimi i ekuilibrit për shkak të ndryshimit të përqendrimit të ndonjë prej substancave që marrin pjesë në reaksion. Le të jenë hidrogjeni, jodidi i hidrogjenit dhe avulli i jodit në ekuilibër me njëri-tjetrin në një temperaturë dhe presion të caktuar. Le të futim një sasi shtesë të hidrogjenit në sistem. Sipas ligjit të veprimit në masë, një rritje në përqendrimin e hidrogjenit do të sjellë një rritje të shpejtësisë së reagimit përpara - reagimi i sintezës HI, ndërsa shpejtësia e reagimit të kundërt nuk do të ndryshojë. NË drejtimi përpara reagimi tani do të vazhdojë më shpejt se në të kundërt. Si rezultat i kësaj, përqendrimet e avullit të hidrogjenit dhe jodit do të ulen, gjë që do të ngadalësojë reagimin përpara dhe përqendrimi i HI do të rritet, gjë që do të përshpejtojë reagimin e kundërt. Pas ca kohësh, ritmet e reaksioneve të përparme dhe të kundërta do të bëhen përsëri të barabarta dhe do të vendoset një ekuilibër i ri. Por në të njëjtën kohë, përqendrimi i HI tani do të jetë më i lartë se sa ishte para shtimit, dhe përqendrimi do të jetë më i ulët.

Procesi i ndryshimit të përqendrimeve të shkaktuara nga një çekuilibër quhet zhvendosje ose zhvendosje ekuilibri. Nëse në të njëjtën kohë ka një rritje të përqendrimeve të substancave në anën e djathtë të ekuacionit (dhe, natyrisht, në të njëjtën kohë një rënie në përqendrimet e substancave në të majtë), atëherë ata thonë se ekuilibri ndryshon në të djathtë, d.m.th., në drejtim të reagimit të drejtpërdrejtë; kur përqendrimet ndryshojnë në drejtim të kundërt, ato flasin për një zhvendosje të ekuilibrit në të majtë - në drejtim të reagimit të kundërt. Në shembullin e konsideruar, ekuilibri është zhvendosur djathtas. Në të njëjtën kohë, substanca, rritja e përqendrimit të së cilës shkaktoi një çekuilibër, hyri në një reagim - përqendrimi i saj u ul.

Kështu, me një rritje të përqendrimit të ndonjë prej substancave që marrin pjesë në ekuilibër, ekuilibri zhvendoset drejt konsumit të kësaj substance; Kur përqendrimi i ndonjë prej substancave ulet, ekuilibri zhvendoset drejt formimit të kësaj substance.

Çrregullimi i ekuilibrit për shkak të ndryshimeve të presionit (duke ulur ose rritur volumin e sistemit). Kur gazrat përfshihen në një reaksion, ekuilibri mund të prishet kur vëllimi i sistemit ndryshon.

Merrni parasysh efektin e presionit në reagimin midis monoksidit të azotit dhe oksigjenit:

Le të jetë një përzierje e gazrave në ekuilibër kimik në një temperaturë dhe presion të caktuar. Pa ndryshuar temperaturën, ne rrisim presionin në mënyrë që vëllimi i sistemit të ulet me 2 herë. Në momentin e parë, presionet dhe përqendrimet e pjesshme të të gjithë gazrave do të dyfishohen, por në të njëjtën kohë raporti midis shpejtësisë së reaksioneve të përparme dhe të kundërta do të ndryshojë - ekuilibri do të prishet.

Në fakt, përpara se presioni të rritej, përqendrimet e gazit kishin vlera ekuilibri, dhe, dhe ritmet e reaksioneve të përparme dhe të kundërta ishin të njëjta dhe përcaktoheshin nga ekuacionet:

Në momentin e parë pas ngjeshjes, përqendrimet e gazit do të dyfishohen në krahasim me vlerat e tyre fillestare dhe do të jenë të barabarta me , dhe, përkatësisht. Në këtë rast, shpejtësia e reaksioneve të përparme dhe të kundërta do të përcaktohen nga ekuacionet:

Kështu, si rezultat i rritjes së presionit, shpejtësia e reagimit përpara u rrit 8 herë, dhe reagimi i kundërt vetëm 4 herë. Ekuilibri në sistem do të prishet - reagimi përpara do të mbizotërojë mbi atë të kundërt. Pasi shpejtësitë të bëhen të barabarta, ekuilibri do të vendoset përsëri, por sasia në sistem do të rritet dhe ekuilibri do të zhvendoset djathtas.

Është e lehtë të shihet se ndryshimi i pabarabartë në ritmet e reaksioneve të përparme dhe të kundërta është për shkak të faktit se në të majtë dhe në pjesët e duhura Ekuacionet e reaksionit në shqyrtim ndryshojnë në numrin e molekulave të gazit: një molekulë oksigjeni dhe dy molekula monoksidi të azotit (gjithsej tre molekula gazesh) shndërrohen në dy molekula gazi - dioksidi i azotit. Presioni i një gazi është rezultat i goditjes së molekulave të tij në muret e enës; përveç se kushte të barabarta Sa më i madh të jetë numri i molekulave që përmbahen në një vëllim të caktuar gazi, aq më i lartë është presioni i gazit. Prandaj, një reaksion që ndodh me një rritje të numrit të molekulave të gazit çon në një rritje të presionit, dhe një reagim që ndodh me një ulje të numrit të molekulave të gazit çon në një ulje të presionit.

Duke pasur parasysh këtë, përfundimi për efektin e presionit në ekuilibrin kimik mund të formulohet si më poshtë:

Kur presioni rritet duke kompresuar sistemin, ekuilibri zhvendoset drejt një zvogëlimi të numrit të molekulave të gazit, d.m.th. drejt një uljeje të presionit kur presioni zvogëlohet, ekuilibri zhvendoset drejt një rritjeje të numrit të molekulave të gazit, d.m.th. rritje e presionit.

Në rastin kur reaksioni vazhdon pa ndryshuar numrin e molekulave të gazit, ekuilibri nuk prishet gjatë ngjeshjes ose zgjerimit të sistemit. Për shembull, në sistem

ekuilibri nuk prishet kur vëllimi ndryshon; prodhimi HI është i pavarur nga presioni.

Çrregullimi i ekuilibrit për shkak të ndryshimeve të temperaturës. Ekuilibri i shumicës dërrmuese të reaksioneve kimike ndryshon me ndryshimet e temperaturës. Faktori që përcakton drejtimin e zhvendosjes së ekuilibrit është shenja e efektit termik të reaksionit. Mund të tregohet se kur temperatura rritet, ekuilibri zhvendoset në drejtim të reaksionit endotermik dhe kur zvogëlohet, në drejtim të reaksionit ekzotermik.

Kështu, sinteza e amoniakut është një reaksion ekzotermik

Prandaj, me rritjen e temperaturës, ekuilibri në sistem zhvendoset në të majtë - drejt dekompozimit të amoniakut, pasi ky proces ndodh me thithjen e nxehtësisë.

Në të kundërt, sinteza e oksidit nitrik (II) është një reaksion endotermik:

Prandaj, me rritjen e temperaturës, ekuilibri në sistem zhvendoset djathtas - drejt formimit.

Modelet që shfaqen në shembujt e konsideruar të çekuilibrit kimik janë raste të veçanta parim i përgjithshëm, i cili përcakton ndikimin faktorë të ndryshëm te sistemet e ekuilibrit. Ky parim, i njohur si parimi i Le Chatelier, kur zbatohet për ekuilibrat kimikë, mund të formulohet si më poshtë:

Nëse ushtrohet ndonjë ndikim në një sistem që është në ekuilibër, atëherë si rezultat i proceseve që ndodhin në të, ekuilibri do të zhvendoset në një drejtim të tillë që ndikimi do të ulet.

Në të vërtetë, kur një nga substancat pjesëmarrëse në reaksion futet në sistem, ekuilibri zhvendoset drejt konsumit të kësaj substance. “Kur presioni rritet, ai zhvendoset në mënyrë që presioni në sistem të ulet kur temperatura rritet, ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit endotermik - temperatura në sistem bie.

Parimi i Le Chatelier zbatohet jo vetëm për kimikatet, por edhe për ekuilibrat e ndryshëm fiziko-kimikë. Një ndryshim në ekuilibër kur kushtet e proceseve të tilla si vlimi, kristalizimi dhe shpërbërja ndryshojnë ndodhin në përputhje me parimin e Le Chatelier.

Gjendja e ekuilibrit për një reaksion të kthyeshëm mund të zgjasë pafundësisht (pa ndërhyrje të jashtme). Por nëse në një sistem të tillë ushtrohet një ndikim i jashtëm (ndryshimi i temperaturës, presionit ose përqendrimit të substancave përfundimtare ose fillestare), atëherë gjendja e ekuilibrit do të prishet. Shpejtësia e njërit prej reaksioneve do të bëhet më e madhe se shpejtësia e tjetrit. Me kalimin e kohës, sistemi do të zërë përsëri një gjendje ekuilibri, por përqendrimet e reja të ekuilibrit të substancave fillestare dhe përfundimtare do të ndryshojnë nga ato origjinale. Në këtë rast, ata flasin për një zhvendosje të ekuilibrit kimik në një drejtim ose në një tjetër.

Nëse, si rezultat i një ndikimi të jashtëm, shpejtësia e reaksionit përpara bëhet më e madhe se shpejtësia e reaksionit të kundërt, kjo do të thotë se ekuilibri kimik është zhvendosur djathtas. Nëse, përkundrazi, bëhet më shumë shpejtësi reagimi i kundërt, kjo do të thotë se ekuilibri kimik është zhvendosur në të majtë.

Kur ekuilibri zhvendoset djathtas, përqendrimet e ekuilibrit të substancave fillestare ulen dhe përqendrimet ekuilibër të substancave përfundimtare rriten në krahasim me përqendrimet e ekuilibrit fillestar. Prandaj, rendimenti i produkteve të reagimit gjithashtu rritet.

Një zhvendosje e ekuilibrit kimik në të majtë shkakton një rritje të përqendrimeve ekuilibër të substancave fillestare dhe një ulje të përqendrimeve ekuilibër të produkteve përfundimtare, rendimenti i të cilave do të ulet.

Drejtimi i ndryshimit të ekuilibrit kimik përcaktohet duke përdorur parimin e Le Chatelier: "Nëse një ndikim i jashtëm ushtrohet në një sistem në gjendje ekuilibri kimik (ndryshimi i temperaturës, presionit, përqendrimit të një ose më shumë substancave që marrin pjesë në reaksion), do të çojë në një rritje të shpejtësisë së atij reagimi, shfaqja e të cilit do të kompensojë (zvogëlojë) ndikimin."

Për shembull, me rritjen e përqendrimit të substancave fillestare, shpejtësia e reagimit përpara rritet dhe ekuilibri zhvendoset djathtas. Kur përqendrimi i substancave fillestare zvogëlohet, përkundrazi, shpejtësia e reaksionit të kundërt rritet dhe ekuilibri kimik zhvendoset në të majtë.

Kur temperatura rritet (d.m.th. kur sistemi nxehet), ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit endotermik, dhe kur zvogëlohet (d.m.th. kur sistemi ftohet) - drejt reaksionit ekzotermik. (Nëse reaksioni përpara është ekzotermik, atëherë reagimi i kundërt do të jetë domosdoshmërisht endotermik dhe anasjelltas).

Duhet të theksohet se një rritje e temperaturës, si rregull, rrit shpejtësinë e reaksioneve të përparme dhe të kundërta, por shpejtësia e një reaksioni endotermik rritet në një masë më të madhe sesa shpejtësia e një reaksioni ekzotermik. Prandaj, kur sistemi ftohet, ritmet e reaksioneve të përparme dhe të kundërta ulen, por gjithashtu jo në të njëjtën masë: për një reaksion ekzotermik është dukshëm më i vogël se për një endotermik.

Një ndryshim në presion ndikon në ndryshimin e ekuilibrit kimik vetëm nëse plotësohen dy kushte:

është e nevojshme që të paktën një nga substancat që marrin pjesë në reaksion të jetë në gjendje të gaztë, për shembull:

CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) - një ndryshim në presion ndikon në zhvendosjen e ekuilibrit.

CH 3 COOH (i lëngshëm) + C 2 H 5 OH (i lëngshëm) CH 3 COOC 2 H 5 (i lëngshëm) + H 2 O (i lëngshëm) - një ndryshim në presion nuk ndikon në zhvendosjen e ekuilibrit kimik, sepse asnjë nga substancat fillestare ose përfundimtare nuk është në gjendje të gaztë;

nëse disa substanca janë në gjendje të gaztë, është e nevojshme që numri i molekulave të gazit në anën e majtë të ekuacionit për një reaksion të tillë të mos jetë i barabartë me numrin e molekulave të gazit në anën e djathtë të ekuacionit, për shembull:

2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) - ndryshimet e presionit ndikojnë në zhvendosjen e ekuilibrit

I 2(g) + H 2(g) 2НI (g) - ndryshimi i presionit nuk ndikon në zhvendosjen e ekuilibrit

Kur plotësohen këto dy kushte, një rritje e presionit çon në një zhvendosje të ekuilibrit drejt një reaksioni, shfaqja e të cilit zvogëlon numrin e molekulave të gazit në sistem. Në shembullin tonë (djegia katalitike e SO 2) ky do të jetë një reagim i drejtpërdrejtë.

Një ulje e presionit, përkundrazi, zhvendos ekuilibrin drejt reagimit që ndodh me formimin më shumë molekulat e gazit. Në shembullin tonë, ky do të jetë reagimi i kundërt.

Një rritje e presionit shkakton një ulje të vëllimit të sistemit, dhe për rrjedhojë një rritje të përqendrimeve molare të substancave të gazta. Si rezultat, shkalla e reagimeve përpara dhe të kundërta rritet, por jo në të njëjtën masë. Një ulje e presionit sipas një skeme të ngjashme çon në një ulje të shkallës së reagimeve të përparme dhe të kundërta. Por në të njëjtën kohë, shpejtësia e reagimit, drejt së cilës zhvendoset ekuilibri, zvogëlohet në një masë më të vogël.

Katalizatori nuk ndikon në zhvendosjen e ekuilibrit, sepse ai shpejton (ose ngadalëson) si reagimet e përparme ashtu edhe ato të kundërta në të njëjtën masë. Në prani të tij, ekuilibri kimik vendoset vetëm më shpejt (ose më ngadalë).

Nëse një sistem ndikohet nga disa faktorë në të njëjtën kohë, atëherë secili prej tyre vepron në mënyrë të pavarur nga të tjerët. Për shembull, në sintezën e amoniakut

N 2 (gaz) + 3H 2 (gaz) 2NH 3 (gaz)

reaksioni kryhet me ngrohje dhe në prani të një katalizatori për të rritur shpejtësinë e tij Por efekti i temperaturës çon në faktin se ekuilibri i reaksionit zhvendoset në të majtë, drejt reaksionit endotermik të kundërt. Kjo shkakton një ulje të prodhimit të NH 3. Për të kompensuar këtë efekt të padëshiruar të temperaturës dhe për të rritur rendimentin e amoniakut, presioni në sistem rritet njëkohësisht, gjë që zhvendos ekuilibrin e reaksionit në të djathtë, d.m.th. drejt formimit të më pak molekulave të gazit.

Ku në mënyrë empirike zgjidhni kushtet më optimale për reaksionin (temperatura, presioni), në të cilat ai do të vazhdonte me një shpejtësi mjaft të lartë dhe do të jepte një rendiment ekonomikisht të qëndrueshëm të produktit përfundimtar.

Parimi i Le Chatelier përdoret në mënyrë të ngjashme në industrinë kimike në prodhimin e numer i madh substanca të ndryshme që kanë vlera të mëdha për ekonominë kombëtare.

Parimi i Le Chatelier është i zbatueshëm jo vetëm për reaksionet kimike të kthyeshme, por edhe për procese të ndryshme të ekuilibrit: fizik, fiziko-kimik, biologjik.

Trupi i njeriut të rritur karakterizohet nga qëndrueshmëria relative e shumë parametrave, duke përfshirë tregues të ndryshëm biokimikë, duke përfshirë përqendrimet e substancave biologjikisht aktive. Megjithatë, një gjendje e tillë nuk mund të quhet ekuilibër, sepse nuk është i zbatueshëm për sistemet e hapura.

Trupi i njeriut, si çdo sistem i gjallë, vazhdimisht shkëmben substanca të ndryshme me mjedisin: konsumon ushqimin dhe çliron produkte të oksidimit dhe kalbjes së tyre. Prandaj, është tipike për një organizëm gjendje të qëndrueshme, i përcaktuar si qëndrueshmëria e parametrave të tij në një normë konstante të shkëmbimit të materies dhe energjisë me mjedisin. Në një përafrim të parë, një gjendje stacionare mund të konsiderohet si një seri gjendjesh ekuilibri të ndërlidhura nga proceset e relaksimit. Në një gjendje ekuilibri, përqendrimet e substancave që marrin pjesë në reaksion mbahen për shkak të rimbushjes së produkteve fillestare nga jashtë dhe largimit të produkteve përfundimtare nga jashtë. Një ndryshim në përmbajtjen e tyre në trup nuk çon, ndryshe nga sistemet e mbyllura, në një ekuilibër të ri termodinamik. Sistemi kthehet në gjendjen e tij origjinale. Kështu, ruhet qëndrueshmëria relative dinamike e përbërjes dhe vetive të mjedisit të brendshëm të trupit, gjë që përcakton stabilitetin e tij. funksionet fiziologjike. Kjo veti e një sistemi të gjallë quhet ndryshe homeostaza.

Gjatë jetës së një organizmi në një gjendje të palëvizshme, në kontrast me një sistem ekuilibri të mbyllur, ndodh një rritje e entropisë. Megjithatë, së bashku me këtë, ekziston edhe procesi i kundërt– zvogëlimi i entropisë për shkak të konsumit nga mjedisi lëndë ushqyese me një vlerë të ulët entropie (për shembull, komponime me molekulare të lartë - proteina, polisaharide, karbohidrate, etj.) dhe lëshimin e produkteve të dekompozimit në mjedis. Sipas pozicionit të I.R Prigogine, prodhimi total i entropisë për një organizëm në një gjendje të palëvizshme tenton në minimum.

Një kontribut të madh në zhvillimin e termodinamikës jo ekuilibër u dha nga I. R. Prigozhy, laureat Çmimi Nobël 1977, i cili argumentoi se “në çdo sistem joekuilibri ka zona lokale që janë në gjendje ekuilibri. Në termodinamikën klasike, ekuilibri i referohet të gjithë sistemit, por në joekuilibër, vetëm pjesëve të tij individuale.

Është vërtetuar se entropia në sisteme të tilla rritet gjatë embriogjenezës, gjatë proceseve të rigjenerimit dhe rritjes së neoplazive malinje.

Reaksionet kimike mund të jenë të kthyeshme ose të pakthyeshme.

ato. nëse ndonjë reagim A + B = C + D është i pakthyeshëm, kjo do të thotë se reaksioni i kundërt C + D = A + B nuk ndodh.

d.m.th., për shembull, nëse një reaksion i caktuar A + B = C + D është i kthyeshëm, kjo do të thotë se si reaksioni A + B → C + D (i drejtpërdrejtë) dhe reaksioni C + D → A + B (i kundërt) ndodhin njëkohësisht. ).

Në thelb, sepse Si reaksionet e drejtpërdrejta ashtu edhe ato të kundërta ndodhin në rastin e reaksioneve të kthyeshme, si substancat në anën e majtë të ekuacionit, ashtu edhe substancat në anën e djathtë të ekuacionit mund të quhen reagentë (substanca fillestare). E njëjta gjë vlen edhe për produktet.

Për çdo reagim të kthyeshëm, një situatë është e mundur kur ritmet e reaksioneve të përparme dhe të kundërta janë të barabarta. Kjo gjendje quhet gjendje e ekuilibrit.

Në ekuilibër, përqendrimet e të gjithë reaktantëve dhe të gjithë produkteve janë konstante. Përqendrimet e produkteve dhe reaktantëve në ekuilibër quhen përqendrimet e ekuilibrit.

Zhvendosja e ekuilibrit kimik nën ndikimin e faktorëve të ndryshëm

Për shkak të ndikimeve të jashtme në sistem, si ndryshimet në temperaturë, presion ose përqendrim të substancave ose produkteve fillestare, ekuilibri i sistemit mund të prishet. Megjithatë, pas ndërprerjes së këtij ndikimi të jashtëm, sistemi, pas njëfarë kohe, do të kalojë në një gjendje të re ekuilibri. Një kalim i tillë i një sistemi nga një gjendje ekuilibri në një tjetër gjendje ekuilibri thirrur zhvendosja (zhvendosja) e ekuilibrit kimik .

Për të qenë në gjendje të përcaktojmë se si zhvendoset ekuilibri kimik nën një lloj të caktuar ndikimi, është e përshtatshme të përdoret parimi i Le Chatelier:

Nëse në një sistem në gjendje ekuilibri ushtrohet ndonjë ndikim i jashtëm, atëherë drejtimi i zhvendosjes së ekuilibrit kimik do të përkojë me drejtimin e reaksionit që dobëson efektin e ndikimit.

Ndikimi i temperaturës në gjendjen e ekuilibrit

Kur ndryshon temperatura, ekuilibri është çdo reaksion kimik ndërrime. Kjo për faktin se çdo reagim ka një efekt termik. Ku efektet termike Reaksionet përpara dhe të kundërta janë gjithmonë saktësisht të kundërta. Ato. nëse reaksioni përpara është ekzotermik dhe vazhdon me një efekt termik të barabartë me +Q, atëherë reaksioni i kundërt është gjithmonë endotermik dhe ka një efekt termik të barabartë me –Q.

Kështu, në përputhje me parimin e Le Chatelier, nëse e rrisim temperaturën e një sistemi që është në gjendje ekuilibri, atëherë ekuilibri do të zhvendoset drejt reaksionit gjatë të cilit temperatura ulet, d.m.th. drejt një reaksioni endotermik. Dhe në mënyrë të ngjashme, nëse e ulim temperaturën e sistemit në gjendje ekuilibri, ekuilibri do të zhvendoset drejt reaksionit, si rezultat i të cilit temperatura do të rritet, d.m.th. drejt një reaksioni ekzotermik.

Për shembull, merrni parasysh reagimin e mëposhtëm të kthyeshëm dhe tregoni se ku do të zhvendoset ekuilibri i tij me uljen e temperaturës:

Siç mund të shihet nga ekuacioni i mësipërm, reaksioni përpara është ekzotermik, d.m.th. Si rezultat i shfaqjes së tij, nxehtësia lirohet. Rrjedhimisht, reaksioni i kundërt do të jetë endotermik, domethënë ndodh me thithjen e nxehtësisë. Sipas kushtit, temperatura zvogëlohet, prandaj ekuilibri do të zhvendoset djathtas, d.m.th. drejt reagimit të drejtpërdrejtë.

Efekti i përqendrimit në ekuilibrin kimik

Një rritje e përqendrimit të reagentëve në përputhje me parimin e Le Chatelier duhet të çojë në një zhvendosje të ekuilibrit drejt reaksionit si rezultat i të cilit reagentët konsumohen, d.m.th. drejt reagimit të drejtpërdrejtë.

Dhe anasjelltas, nëse përqendrimi i reaktantëve zvogëlohet, atëherë ekuilibri do të zhvendoset drejt reaksionit si rezultat i të cilit formohen reaktantët, d.m.th. ana e reaksionit të kundërt (←).

Një ndryshim në përqendrimin e produkteve të reagimit ka një efekt të ngjashëm. Nëse rritet përqendrimi i produkteve, ekuilibri do të zhvendoset drejt reaksionit si rezultat i të cilit produktet konsumohen, d.m.th. drejt reaksionit të kundërt (←). Nëse, përkundrazi, përqendrimi i produkteve zvogëlohet, atëherë ekuilibri do të zhvendoset drejt reaksionit të drejtpërdrejtë (→), kështu që përqendrimi i produkteve rritet.

Efekti i presionit në ekuilibrin kimik

Ndryshe nga temperatura dhe përqendrimi, ndryshimet në presion nuk ndikojnë në gjendjen e ekuilibrit të çdo reaksioni. Në mënyrë që një ndryshim në presion të çojë në një zhvendosje të ekuilibrit kimik, shumat e koeficientëve për substancat e gazta në anën e majtë dhe të djathtë të ekuacionit duhet të jenë të ndryshme.

Ato. nga dy reagime:

ndryshimi i presionit mund të ndikojë në gjendjen e ekuilibrit vetëm në rastin e reaksionit të dytë. Meqenëse shuma e koeficientëve përballë formulave të substancave të gazta në rastin e ekuacionit të parë majtas dhe djathtas është e njëjtë (e barabartë me 2), dhe në rastin e ekuacionit të dytë është e ndryshme (4 në majtas dhe 2 në të djathtë).

Nga këtu, në veçanti, rrjedh se nëse nuk ka substanca të gazta midis reaktantëve dhe produkteve, atëherë një ndryshim në presion nuk do të ndikojë në Gjendja e tanishme ekuilibër. Për shembull, presioni nuk do të ndikojë në gjendjen e ekuilibrit të reaksionit:

Nëse, majtas dhe djathtas, sasia e substancave të gazta ndryshon, atëherë një rritje e presionit do të çojë në një zhvendosje të ekuilibrit drejt reaksionit gjatë të cilit vëllimi i gazeve zvogëlohet, dhe një ulje e presionit do të çojë në një zhvendosje në ekuilibër, si rezultat i të cilit rritet vëllimi i gazeve.

Efekti i një katalizatori në ekuilibrin kimik

Meqenëse një katalizator përshpejton në mënyrë të barabartë reagimet përpara dhe të kundërta, prania ose mungesa e tij nuk ka efekt në një gjendje ekuilibri.

E vetmja gjë që një katalizator mund të ndikojë është shpejtësia e kalimit të sistemit nga një gjendje joekuilibri në një gjendje ekuilibri.

Ndikimi i të gjithë faktorëve të mësipërm në ekuilibrin kimik është përmbledhur më poshtë në një fletë mashtrimi, të cilin mund ta shikoni fillimisht kur kryeni detyra ekuilibri. Sidoqoftë, nuk do të jetë e mundur ta përdorni atë në provim, prandaj, pasi të keni analizuar disa shembuj me ndihmën e tij, duhet ta mësoni atë dhe të praktikoni zgjidhjen e problemeve të ekuilibrit pa e parë atë:

Emërtimet: T - temperatura, fq - presioni, Me – përqendrim, – rritje, ↓ – ulje

Katalizator

T	T - ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit endotermik
	↓T - ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit ekzotermik
fq	fq - ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit me një shumë më të vogël koeficientësh përballë substancave të gazta
	↓fq - ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit me një sasi më të madhe koeficientët për substancat e gazta
c	c (reagent) - ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit të drejtpërdrejtë (në të djathtë)
	↓c (reagent) - ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit të kundërt (në të majtë)
	c (produkt) - ekuilibri zhvendoset drejt reaksionit të kundërt (në të majtë)
	↓c (produkt) - ekuilibri zhvendoset drejt reagimit të drejtpërdrejtë (në të djathtë)
Nuk ndikon në ekuilibrin!

>> Kimi: Ekuilibri kimik dhe metodat për zhvendosjen e tij Në proceset e kthyeshme, shpejtësia e reaksionit të drejtpërdrejtë fillimisht është maksimale, dhe më pas zvogëlohet për faktin se përqendrimet e substancave fillestare të konsumuara në formimin e produkteve të reaksionit. Përkundrazi, shpejtësia e reaksionit të kundërt, minimale në fillim, rritet me rritjen e përqendrimit të produkteve të reaksionit. Më në fund, vjen një moment kur ritmet e reagimit përpara dhe të kundërt bëhen të barabarta.

Gjendja kimike proces i kthyeshëm quhet ekuilibër kimik nëse shpejtësia e reaksionit përpara është e barabartë me shpejtësinë e reaksionit të kundërt.

Ekuilibri kimik është dinamik (i lëvizshëm), pasi kur ndodh, reaksioni nuk ndalet, vetëm përqendrimet e përbërësve mbeten të pandryshuara, domethënë për njësi të kohës formohet e njëjta sasi produktesh të reaksionit që shndërrohen në materialet fillestare. Në temperaturë dhe presion konstant, ekuilibri i një reaksioni të kthyeshëm mund të mbahet për një kohë të pacaktuar.

Në prodhim, ata janë më shpesh të interesuar për shfaqjen preferenciale të një reagimi të drejtpërdrejtë. Për shembull, në prodhimin e amoniakut, oksid squfuri (VI). oksid nitrik (II). Si të nxjerrim një sistem nga një gjendje ekuilibri? Si ndikon një ndryshim në kushtet e jashtme në të cilat ndodh ky apo ai proces kimik i kthyeshëm?

Përmbajtja e mësimit shënimet e mësimit mbështetja e prezantimit të mësimit në kuadër të metodave të përshpejtimit teknologjitë interaktive Praktikoni detyra dhe ushtrime punëtori për vetëtestim, trajnime, raste, kërkime detyra shtëpie çështje të diskutueshme pyetje retorike nga studentët Ilustrime audio, videoklipe dhe multimedia fotografi, foto, grafika, tabela, diagrame, humor, anekdota, shaka, komike, shëmbëlltyra, thënie, fjalëkryqe, citate Shtesa abstrakte artikuj truke për krevat kureshtarë tekste mësimore fjalor termash bazë dhe plotësues të tjera Përmirësimi i teksteve dhe mësimevekorrigjimi i gabimeve në tekstin shkollor përditësimi i një fragmenti në një tekst shkollor, elemente të inovacionit në mësim, zëvendësimi i njohurive të vjetruara me të reja Vetëm për mësuesit leksione perfekte plani kalendar për një vit udhëzime programet e diskutimit Mësime të integruara

Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Karakteristikat e elementit të karbonit dhe vetitë kimike