Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 1 ПОВТОРЕННЯ ТА ПОГЛИБЛЕННЯ ТЕОРЕТИЧНИХ ПИТАНЬ КУРСУ ХІМІЇ ОСНОВНОЇ ШКОЛИ


§ 14. Хімічна рівновага


Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

пояснювати суть хімічної рівноваги й умови її зміщення, принцип Ле Шательє;

вміти розрізняти оборотні та необоротні реакції, записувати їх рівняння;

керувати хімічними процесами завдяки зміщенню хімічної рівноваги і зміні швидкості хімічних реакцій.

Пригадайте, які хімічні реакції називають необоротними, а які — оборотними. Наведіть приклади. Запишіть відповідні рівняння реакцій.

Вам уже відомо, що хімічні реакції, які відбуваються в одному напрямку, називають необоротними. Більшість хімічних процесів є оборотними, оскільки за одних і тих самих умов відбуваються і пряма, і зворотна реакції (особливо в замкнених системах). Наприклад:

а) реакція, рівняння якої  у відкритій системі необоротна;


б) ця сама реакція, рівняння якої  у замкненій системі оборотна.

Під час оборотних реакцій у системі присутні як реагенти, так і продукти реакції. Співвідношення між ними змінюється тільки при зміні умов (температури, тиску, концентрації).

Типовим прикладом необоротної реакції є розклад калій хлорату за наявності каталізатора:

Адже добути калій хлорат KClO3 сполученням калій хлориду і кисню неможливо за будь-яких умов.

Якщо реакція оборотна, то початкові концентрації реагуючих речовин поступово зменшуються, швидкість прямої реакції також зменшується. Однак поява продуктів уможливлює перебіг зворотної реакції. З часом концентрації продуктів реакції збільшуються, як і швидкість зворотної реакції. Зрештою досягається такий стан, за якого швидкість прямої і зворотної реакцій стають однаковими:

(мал. 17).

Мал. 17. Зміна концентрацій речовин (а) і швидкостей (б) оборотної реакції у системі Н2 + І2 —› 2НІ з часом


Стан реакційної системи, за якого швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції, називають хімічною рівновагою.

При цьому концентрації реагуючих речовин і продуктів реакції не змінюються. Їх називають рівноважними концентраціями. На макрорівні здається, що нічого не відбувається. Насправді прямий і зворотний процеси тривають, але з однаковою швидкістю. Тому таку рівновагу в системі називають динамічною.

Стан рівноваги може зберігатися невизначено тривалий час, якщо не змінювати умови, за яких він установлюється.

Перехід системи з одного рівноважного стану в інший називається зміщенням, або зсувом, хімічної рівноваги.

На зсув рівноваги впливають концентрація, температура, тиск. Принцип, що характеризує зсув рівноваги під впливом зміни зовнішніх умов, сформулював французький учений Ле Шательє:

якщо на рівноважну систему справляти будь-який вплив, то хімічна рівновага зміщуватиметься в бік тієї реакції, яка послаблює цей вплив.

За принципом Ле Шательє, напрям зміщення рівноваги можна передбачити. Так, якщо:

•   збільшується концентрація реагуючих речовин, то хімічна рівновага системи зміщується в бік прямої реакції (утворення продуктів);

•   збільшується концентрація продуктів реакції, то хімічна рівновага системи зміщується в бік зворотної реакції (утворення початкових речовин);

•   підвищується тиск, то хімічна рівновага системи зміщується в бік тієї реакції, яка супроводжується зменшенням числа молів газуватих речовин; при зниженні тиску — в бік тієї реакції, яка супроводжується збільшенням числа молів газуватих речовин;

•   підвищується температура, то хімічна рівновага системи зміщується в бік ендотермічної реакції, за зниження температури — в бік екзотермічного процесу.

Суттєво впливають на стан хімічної рівноваги каталізатори. Однак вони не зміщують рівновагу, бо водночас прискорюють як пряму, так і зворотну реакції. Але наявність каталізатора дає змогу пришвидшити встановлення рівноваги, що є важливим для хімічного виробництва.

Коротко про головне

Хімічні реакції бувають необоротними, бо відбуваються тільки в одному напрямку, — в бік утворення продуктів реакції, та оборотними, бо за одних і тих самих умов ідуть у прямому та зворотному напрямах.

Коли швидкості прямої і зворотної реакцій збігаються, настає стан хімічної рівноваги. Він утримується дуже довго, якщо умови не змінюються.

Під впливом зовнішніх умов відбувається зміщення хімічної рівноваги у бік тієї реакції, яка послаблює вплив цих умов (принцип Ле Шательє).

Зміщення хімічної рівноваги можна досягти збільшенням концентрації однієї з реагуючих речовин, підвищенням (або зниженням) температури чи тиску. Застосування каталізаторів лише пришвидшує досягнення стану рівноваги, однак вони не змінюють співвідношення між швидкістю прямої та зворотної реакцій.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити