ქიმიური წონასწორობის ცვლილება. ლე შატელიეს პრინციპი

განვიხილოთ ზოგადი საპირისპირო რეაქცია

ექსპერიმენტულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ წონასწორობის მდგომარეობაში შემდეგი ურთიერთობაა:

(კვადრატული ფრჩხილები მიუთითებს კონცენტრაციაზე). ზემოაღნიშნული ურთიერთობა არის მასის მოქმედების კანონის მათემატიკური გამოხატულება, ანუ ქიმიური წონასწორობის კანონი, რომლის მიხედვითაც, გარკვეულ ტემპერატურაზე ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობაში, რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციების პროდუქტი ძალაში, ექსპონენტებში.

რომლებიც უდრის შესაბამისი კოეფიციენტების სტოქიომეტრული რეაქციის განტოლებას, გაყოფილი რეაქტორების კონცენტრაციების ანალოგიურ ნამრავლზე შესაბამის სიმძლავრეებში, წარმოადგენს მუდმივ მნიშვნელობას. ამ მუდმივას წონასწორობის მუდმივი ეწოდება. წონასწორობის მუდმივის გამოხატვა პროდუქტებისა და რეაგენტების კონცენტრაციებში დამახასიათებელია ხსნარებში რეაქციებისთვის.

გაითვალისწინეთ, რომ წონასწორობის მუდმივის გამოხატვის მარჯვენა მხარე შეიცავს მხოლოდ ხსნარის კონცენტრაციებს. ის არ უნდა შეიცავდეს რეაქციაში მონაწილე სუფთა მყარ ნივთიერებებს, სუფთა სითხეებს ან გამხსნელებს, რადგან ეს ტერმინები მუდმივია.

აირების შემცველი რეაქციებისთვის, წონასწორობის მუდმივი გამოხატულია გაზების ნაწილობრივი წნევით და არა მათი კონცენტრაციით. ამ შემთხვევაში წონასწორობის მუდმივი აღინიშნება სიმბოლოთი.

გაზის კონცენტრაცია შეიძლება გამოიხატოს მისი წნევის მიხედვით, მდგომარეობის იდეალური გაზის განტოლების გამოყენებით (იხ. განყოფილება 3.1):

ამ განტოლებიდან გამომდინარეობს

სად არის გაზის კონცენტრაცია, რომელიც შეიძლება აღვნიშნოთ როგორც [გაზი]. ვინაიდან - არის მუდმივი მნიშვნელობა, შეგვიძლია დავწეროთ, რომ მოცემულ ტემპერატურაზე

მოდით გამოვხატოთ წონასწორობის მუდმივა წყალბადსა და იოდს შორის რეაქციისთვის ამ გაზების ნაწილობრივი წნევის მიხედვით.

ამ რეაქციის განტოლებას აქვს ფორმა

ამრიგად, ამ რეაქციის წონასწორობის მუდმივი მოცემულია

მოდით აღვნიშნოთ, რომ პროდუქტების კონცენტრაციები ან ნაწილობრივი წნევა, ანუ ნივთიერებები, რომლებიც მითითებულია ქიმიური განტოლების მარჯვენა მხარეს, ყოველთვის ქმნიან მრიცხველს, ხოლო რეაქტორების კონცენტრაციები ან ნაწილობრივი წნევა, ანუ ნივთიერებები, რომლებიც მითითებულია ქიმიკატის მარცხენა მხარეს. განტოლება, ყოველთვის ქმნიან გამოხატვის მნიშვნელს წონასწორობის მუდმივისთვის.

წონასწორობის მუდმივის საზომი ერთეულები

წონასწორობის მუდმივი შეიძლება იყოს განზომილებიანი ან განზომილებიანი სიდიდე, რაც დამოკიდებულია მისი მათემატიკური გამოხატვის ტიპზე. ზემოთ მოყვანილ მაგალითში წონასწორობის მუდმივი არის განზომილებიანი სიდიდე, რადგან წილადის მრიცხველს და მნიშვნელს იგივე ზომები აქვთ. წინააღმდეგ შემთხვევაში, წონასწორობის მუდმივას აქვს განზომილება, რომელიც გამოხატულია კონცენტრაციის ან წნევის ერთეულებში.

რა არის წონასწორობის მუდმივის განზომილება შემდეგი რეაქციისთვის?

მაშასადამე, მას აქვს განზომილება (mol-dm-3)

ასე რომ, განხილული წონასწორობის მუდმივის განზომილება არის ან dm3/mol.

რა არის წონასწორობის მუდმივის განზომილება შემდეგი რეაქციისთვის?

ამ რეაქციის წონასწორობის მუდმივი განისაზღვრება გამოხატულებით

ამიტომ მას აქვს განზომილება

ამრიგად, ამ წონასწორობის მუდმივის განზომილებაა: atm ან Pa.

ჰეტეროგენული წონასწორობა

აქამდე ჩვენ მოვიყვანეთ მხოლოდ ერთგვაროვანი წონასწორობის მაგალითები. მაგალითად, წყალბადის იოდიდის სინთეზის რეაქციაში, პროდუქტიც და ორივე რეაქტიული ნივთიერება აირისებრ მდგომარეობაშია.

ჰეტეროგენულ წონასწორობამდე მიმავალი რეაქციის მაგალითად განვიხილოთ კალციუმის კარბონატის თერმული დისოციაცია

ამ რეაქციის წონასწორობის მუდმივი მოცემულია

გაითვალისწინეთ, რომ ეს გამოთქმა არ შეიცავს რეაქციაში ჩართულ ორ მყარ ნივთიერებას. მოცემულ მაგალითში წონასწორობის მუდმივი წარმოადგენს კალციუმის კარბონატის დისოციაციის წნევას. ის აჩვენებს, რომ თუ კალციუმის კარბონატი თბება დახურულ ჭურჭელში, მაშინ მისი დისოციაციის წნევა ფიქსირებულ ტემპერატურაზე არ არის დამოკიდებული კალციუმის კარბონატის რაოდენობაზე. შემდეგ ნაწილში ჩვენ ვისწავლით, თუ როგორ იცვლება წონასწორობის მუდმივი ტემპერატურასთან ერთად. განხილულ მაგალითში დისოციაციის წნევა აღემატება 1 ატმ-ს მხოლოდ უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, ამიტომ დიოქსიდი

მუდმივი (ლათინურიდან constans, გენ. konstantis - მუდმივი, უცვლელი) - ერთ-ერთი ობიექტი გარკვეულ თეორიაში, რომლის მნიშვნელობაც ამ თეორიის (ან, ზოგჯერ, უფრო ვიწრო განხილვის) ფარგლებში ყოველთვის ერთნაირად ითვლება. კ.-ს უპირისპირებენ ისეთ ობიექტებს, რომელთა მნიშვნელობები იცვლება (თვითონ ან სხვა საგნების მნიშვნელობების ცვლილებებზეა დამოკიდებული). მრავლობითის გამოხატვისას კ-ის არსებობა. ასახავს ბუნებისა და საზოგადოების კანონებს. რეალობის გარკვეული ასპექტების უცვლელობა, რომელიც გამოიხატება შაბლონების არსებობით. კ-ის მნიშვნელოვანი ჯიშია კ., რომელიც კლასიფიცირებულია ფიზიკურად. სიდიდეები, როგორიცაა სიგრძე, დრო, ძალა, მასა (მაგალითად, ელექტრონის დანარჩენი მასა) ან უფრო რთული სიდიდეები, რომლებიც რიცხობრივად გამოხატულია ამ სიდიდეებს ან მათ ძალას შორის ურთიერთობების მეშვეობით, როგორიცაა მოცულობა, სიჩქარე, სამუშაო და ა.შ. .პ. (მაგ., გრავიტაციის აჩქარება დედამიწის ზედაპირზე). ამ სახის კ-დან, რომლებიც განიხილება თანამედროვეობაში. ფიზიკა (მისი შესაბამისი თეორიების ფარგლებში), რომლებიც მნიშვნელოვანია სამყაროს მთელი დაკვირვებადი ნაწილისთვის, ე.წ. მსოფლიო (ან უნივერსალური) კ. ასეთი კვანტური პარამეტრების მაგალითებია სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში, პლანკის კვანტური მუდმივი (ანუ ე.წ. მოქმედების კვანტის მნიშვნელობა), გრავიტაციული მუდმივა და ა.შ. მეცნიერებამ ყურადღება გაამახვილა მსოფლიო კვანტური მუდმივების დიდ მნიშვნელობაზე 20-30-იანი წლები. მე -20 საუკუნე ამავდროულად, გარკვეული უცხოელი მეცნიერები (ინგლისელი ფიზიკოსი და ასტრონომი ა. ედინგტონი, გერმანელი ფიზიკოსი ჰაიზენბერგი, ავსტრიელი ფიზიკოსი ა. მარჩი და სხვ.) ცდილობდნენ მათთვის იდეალისტური მიდგომის მიცემას. ინტერპრეტაცია. ამრიგად, ედინგტონმა მსოფლიო კოსმოსის სისტემაში დაინახა დამოუკიდებლობის ერთ-ერთი გამოვლინება. იდეალური მათემატიკის არსებობა ბუნებისა და მისი კანონების ჰარმონიის გამომხატველი ფორმები. ფაქტობრივად, უნივერსალური კ. არ ასახავს წარმოსახვით მე-ს. მითითებული ფორმების არსებობა (საგანთა და ცოდნის გარეთ) და (ჩვეულებრივ მათემატიკურად გამოხატული) ობიექტური რეალობის ფუნდამენტური კანონები, კერძოდ მატერიის სტრუქტურასთან დაკავშირებული კანონები. ღრმა დიალექტიკური. მსოფლიო პრინციპების მნიშვნელობა ვლინდება იმაში, რომ ზოგიერთი მათგანი (პლანკის კვანტური მუდმივი, სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში) არის ერთგვარი მასშტაბები, რომლებიც ზღუდავს პროცესების სხვადასხვა კლასს, რომლებიც ფუნდამენტურად განსხვავებული გზით მიმდინარეობს; ამავდროულად ასეთი კ მიუთითებს განსაზღვრების არსებობაზე. კავშირები ამ კლასების ფენომენებს შორის. ამრიგად, კავშირი კლასიკურ კანონებს შორის და რელატივისტური მექანიკა (იხ. ფარდობითობის თეორია) შეიძლება დადგინდეს რელატივისტური მექანიკის მოძრაობის განტოლებების ასეთი შემზღუდველი გადასვლის განხილვით მოძრაობის განტოლებებში კლასიკური. მექანიკა, რომელიც ასოცირდება იდეალიზაციასთან, რომელიც მოიცავს სინათლის სიჩქარის იდეის მიტოვებას სიცარიელეში, როგორც სასრული K. და სინათლის სიჩქარის უსასრულოდ დიდი გაგებისას; კიდევ ერთი იდეალიზაციით, რომელიც მოიცავს მოქმედების კვანტის უსასრულო სიდიდედ განხილვას, კვანტური თეორიის მოძრაობის განტოლებები გარდაიქმნება კლასიკური თეორიის მოძრაობის განტოლებად. მექანიკა და ა.შ. გარდა ამ უმნიშვნელოვანესი კ. იქ ფართოდ გამოიყენება ბუნების კანონები, რომლებიც წმინდა მათემატიკურად არის განსაზღვრული, K., როგორც რიცხვები 0; 1; ? (დიამეტრის წრეწირის თანაფარდობა); e (ბუნებრივი ლოგარითმების საფუძველი); არანაკლებ ხშირად გამოიყენება ეილერის მუდმივი და ა.შ., რაც ცნობილი მათემატიკური კვლევების შედეგებია. ოპერაციები მითითებულ კომპლექსებზე, მაგრამ რაც უფრო რთულია ხშირად გამოყენებული კომპლექსის გამოხატვა უფრო მარტივად განსაზღვრული კომპლექსების (ან უმარტივესი კომპლექსების, როგორიცაა 0 და 1) და ცნობილი ოპერაციების მეშვეობით, მით უფრო დამოუკიდებელია მისი მონაწილეობა ამ კანონების ფორმულირებაში და ურთიერთობები რაც უფრო ხშირად ხდება, მით უფრო ხშირად შეჰყავთ მისთვის სპეციალური წამლები. აღნიშვნა, გამოთვლა ან გაზომვა რაც შეიძლება ზუსტად. ზოგიერთი სიდიდე ჩნდება ხანდახან და არის Q. მხოლოდ გარკვეული პრობლემის განხილვის ფარგლებში და ისინი შეიძლება იყოს დამოკიდებული პრობლემის პირობების (პარამეტრის მნიშვნელობების) არჩევანზეც კი, ხდება Q. მხოლოდ მაშინ, როდესაც ეს პირობები დაფიქსირდება. ასეთი სიდიდეები ხშირად აღინიშნება ასოებით C ან K (ამ აღნიშვნების ერთხელ და სამუდამოდ ერთსა და იმავე რაოდენობასთან ასოცირების გარეშე) ან უბრალოდ წერენ, რომ ასეთი და ასეთი რაოდენობა = const. ა.კუზნეცოვი, ი.ლიახოვი. მოსკოვი. იმ შემთხვევებში, როდესაც მათემატიკაში ან ლოგიკაში განსახილველი ობიექტების როლს ასრულებენ ფუნქციები, მათგანს უწოდებენ მათ, ვისი ღირებულებაც არ არის დამოკიდებული ამ ფუნქციების არგუმენტების მნიშვნელობებზე. მაგალითად, K. არის განსხვავება x–x x–ის ფუნქციად, რადგან x ცვლადის ყველა (რიცხვითი) მნიშვნელობისთვის x–x ფუნქციის მნიშვნელობა არის იგივე რიცხვი 0. ლოგიკური ალგებრის ფუნქციის მაგალითი, რომელიც არის K. არის A/A (განიხილება, როგორც ფუნქცია "ცვლადი განცხადება" A), ვინაიდან მისი A არგუმენტის ყველა შესაძლო მნიშვნელობისთვის მას აქვს (ლოგიკის ჩვეულებრივი, კლასიკური ალგებრის ფარგლებში) იგივე მნიშვნელობა 1 (რომელიც ხასიათდება მასთან პირობითად იდენტიფიცირებული ლოგიკური მნიშვნელობით "სიმართლე". ლოგიკის ალგებრადან უფრო რთული ფუნქციის მაგალითია ფუნქცია (AB?BA). ზოგიერთ შემთხვევაში, ფუნქცია, რომლის მნიშვნელობაც მუდმივია, იდენტიფიცირებულია თავად ამ მნიშვნელობასთან. ამ შემთხვევაში, ფუნქციის მნიშვნელობა ჩნდება როგორც K. (უფრო ზუსტად, როგორც ფუნქცია, რომელიც არის K.). ნებისმიერი შერჩეული ასო ცვლადი (მაგალითად, A, B, x, y და ა.შ.) შეიძლება ჩაითვალოს ამ ფუნქციის არგუმენტებად, ვინაიდან ის მაინც არ არის მათზე დამოკიდებული. სხვა შემთხვევაში ფუნქციის ასეთი იდენტიფიკაცია, რომელიც არის K. არ კეთდება თავისი მნიშვნელობით, ე.ი. განასხვავებენ ორ არგუმენტს, რომელთაგან ერთს არგუმენტებს შორის აქვს ცვლადი, მეორეს არა. ეს საშუალებას იძლევა, მაგალითად, განვსაზღვროთ ფუნქცია, როგორც მისი ცხრილი და ასევე ამარტივებს სქემას. ფუნქციებზე გარკვეული ოპერაციების განსაზღვრა. ასეთ კოდებთან ერთად, რომელთა მნიშვნელობები არის რიცხვები (შეიძლება დასახელებული) ან ახასიათებს რიცხვები, არის სხვა კოდებიც. მაგალითად, სიმრავლეების თეორიაში მნიშვნელოვანი კოდია ბუნებრივი სერია N, ე.ი. ყველა არაუარყოფითი მთელი რიცხვის სიმრავლე. ნომრები. ფუნქციის მნიშვნელობა, რომელიც არის K., ასევე შეიძლება იყოს ნებისმიერი ბუნების ობიექტი. მაგალითად, ასეთი ცვლადის A ფუნქციების გათვალისწინებით, რომლის მნიშვნელობები არის ბუნებრივი სერიების ქვესიმრავლეები, შეიძლება განისაზღვროს ამ ფუნქციებიდან ერთ-ერთი, რომლის მნიშვნელობა A ცვლადის ყველა მნიშვნელობისთვის იქნება ყველა მარტივი რიცხვის სიმრავლე. გარდა ფიზიკურისა რაოდენობები და ფუნქციები ისეთი ობიექტების როლში, რომელთაგან ზოგიერთი სიმბოლოა, ისინი ხშირად (განსაკუთრებით ლოგიკასა და სემანტიკაში) განიხილავენ ნიშნებს და მათ კომბინაციებს: სიტყვებს, წინადადებებს, ტერმინებს, ფორმულებს და ა.შ. მათ, ვისი მნიშვნელობებიც განსაკუთრებით არ არის განხილული, მათი სემანტიკური მნიშვნელობები (ასეთის არსებობის შემთხვევაში). ამავე დროს ვლინდება ახალი კ-ები.მაშ ასე, არითმეტიკაში. გამოთქმა (ტერმინი) 2+3–2 K შეიცავს არა მხოლოდ 2 და 3 რიცხვებს და მათზე განხორციელებული მოქმედებების შედეგებს, არამედ + და – ნიშნებსაც, რომელთა მნიშვნელობებია შეკრება და გამოკლების მოქმედებები. ეს ნიშნები, როგორც კ. თეორიის ფარგლებში ჩვეულებრივი სასკოლო არითმეტიკისა და ალგებრის მოსაზრებები წყვეტს K. როდესაც ჩვენ შევდივართ თანამედროვე მეცნიერების ფართო არეალში. ალგებრა ან ლოგიკა, სადაც + ნიშანს ზოგიერთ შემთხვევაში აქვს რიცხვების ჩვეულებრივი შეკრების მოქმედების მნიშვნელობა, სხვა შემთხვევებში (მაგალითად, ლოგიკის ალგებრაში) - მიმატების მოდული 2 ან ლოგიკური მიმატება, სხვა შემთხვევაში - სხვა ოპერაცია. . თუმცა უფრო ვიწრო მოსაზრებების დროს (მაგალითად, კონკრეტული ალგებრული ან ლოგიკური სისტემის აგებისას) მოქმედების ნიშნების მნიშვნელობები ფიქსირდება და ეს ნიშნები, ცვლადების ნიშნებისგან განსხვავებით, ხდება კ. ლოგიკის იზოლაცია. ბუნებრივ ობიექტებზე გამოყენებისას განსაკუთრებულ როლს ასრულებს კ. ენა. ლოგიკის როლში რუსულად კ ენა, მაგალითად, ისეთი კავშირები, როგორიცაა "და", "ან" და ა.შ., რაოდენობრივი სიტყვები, როგორიცაა "ყველა", "ყველა", "არსებობს", "ზოგი" და ა.შ., ისეთი დამაკავშირებელი ზმნები, როგორიცაა "არის". ", "არსი", "არის" და ა.შ., ასევე ისეთი უფრო რთული ფრაზები, როგორიცაა "თუ ..., მაშინ", "თუ და მხოლოდ თუ", "არსებობს მხოლოდ ერთი", "ის, რომელიც" , „ასეთი“, „ამის ტოლფასი“ და ა.შ. ლოგიკური ხაზგასმით. კ.ბუნებრივ ენა არის მათი როლის ერთგვაროვნების აღიარება დასკვნის ან სხვა მსჯელობის უამრავ შემთხვევაში, რაც შესაძლებელს ხდის ამ შემთხვევების გაერთიანებას ამა თუ იმ ერთ სქემაში (ლოგიკური წესი), რომელშიც განსხვავებულ ობიექტებს იდენტიფიცირებს. პრინციპები ჩანაცვლებულია შესაბამისი ცვლადებით. რაც უფრო მცირეა იმ სქემების რაოდენობა, რომლებსაც შეუძლიათ მსჯელობის ყველა განხილული შემთხვევის დაფარვა, მით უფრო მარტივია ეს სქემები და რაც უფრო მეტი გარანტირებულია მათზე დაფუძნებული მცდარი მსჯელობის შესაძლებლობა, მით უფრო გამართლებულია ლოგიკური ლოგიკის არჩევანი. ამ სქემებში. TO. ა.კუზნეცოვი. მოსკოვი. ნათ.:ედინგტონი?., სივრცე, დრო და გრავიტაცია, ტრანს. ინგლისურიდან, ო., 1923; Jeans D., The Universe Around Us, თარგმანი. ინგლისურიდან, ლენინგრადი–მ., 1932; დაიბადა მ., იდუმალი ნომერი 137, in: Advances in Physics. მეცნიერებები, ტ.16, No. 6, 1936; ჰაიზენბერგი ვ., ფილოს. ატომური ფიზიკის ამოცანები, მ., 1953; მისი, პლანკის აღმოჩენა და საფუძვლები. ფილოსოფოსი ატომების მოძღვრების კითხვები, „ფილოსოფიის პრობლემები“, 1958, No11; ის, ფიზიკა და ფილოსოფია, მ., 1963; სატ. Ხელოვნება. მათემატიკაში ლოგიკა და მისი გამოყენება კიბერნეტიკის ცალკეულ საკითხებზე, წიგნში: ტრ. მათემატიკა. ინსტიტუტი, ტ.51, მ., 1958; კუზნეცოვი ი.ვ., რა არის ვერნერ ჰაიზენბერგი სწორი და რა არის არასწორი, „ფილოსოფიის კითხვები“, 1958, No11; Uspensky V.?., Lectures on computable functions, M., 1960; Kaye, J. and Laby, T., Phys. Tables. და ქიმ. მუდმივი, ტრანს. ინგლისურიდან, 2nd ed., M., 1962; კუროშ ა.გ., ლექციები ზოგად ალგებრაზე, მ., 1962; სვიდერსკი V.I., ელემენტებისა და სტრუქტურის დიალექტიკის შესახებ ობიექტურ სამყაროში და ცოდნაში, M., 1962, ch. 3; ?ddington A. St., New pathways in Science, Camb., 1935; მისი, პროტონებისა და ელექტრონების ფარდობითობის თეორია, L., 1936; მის მიერ, ფიზიკური მეცნიერების ფილოსოფია, N. Y.–Camb., 1939; Louis de Broglie, physicien et penseur, P., ; მარტი?., Die physikalische Erkenntnis und ihre Grenzen, 2 Aufl., Braunschweig, 1960 წ.

დავუბრუნდეთ ამიაკის წარმოების პროცესს, რომელიც გამოიხატება განტოლებით:

N 2 (გ) + 3H 2 (გ) → 2NH 3 (გ)

დახურულ მოცულობაში ყოფნისას, აზოტი და წყალბადი ერწყმის და ქმნიან ამიაკას. რამდენ ხანს გაგრძელდება ეს პროცესი? ლოგიკურია ვივარაუდოთ, რომ სანამ რომელიმე რეაგენტი არ ამოიწურება. თუმცა რეალურ ცხოვრებაში ეს მთლად ასე არ არის. ფაქტია, რომ რეაქციის დაწყებიდან გარკვეული პერიოდის შემდეგ, შედეგად მიღებული ამიაკი დაიწყებს აზოტად და წყალბადად დაშლას, ანუ დაიწყება საპირისპირო რეაქცია:

2NH 3 (გ) → N 2 (გ) + 3H 2 (გ)

სინამდვილეში, დახურულ მოცულობაში, ორი რეაქცია, ერთმანეთის პირდაპირ საპირისპირო, ერთდროულად მოხდება. ამრიგად, ეს პროცესი იწერება შემდეგი განტოლებით:

N 2 (გ) + 3H 2 (გ) ↔ 2NH 3 (გ)

ორმაგი ისარი მიუთითებს, რომ რეაქცია ორი მიმართულებით მიმდინარეობს. აზოტისა და წყალბადის შერწყმის რეაქციას ე.წ პირდაპირი რეაქცია. ამიაკის დაშლის რეაქცია - საპასუხო რეაქცია.

პროცესის დასაწყისშივე, პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე ძალიან მაღალია. მაგრამ დროთა განმავლობაში, რეაგენტების კონცენტრაცია მცირდება და ამიაკის რაოდენობა იზრდება - შედეგად, მცირდება წინსვლის რეაქციის სიჩქარე, ხოლო საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე იზრდება. დგება დრო, როდესაც შედარებულია წინა და საპირისპირო რეაქციების სიჩქარე - ხდება ქიმიური წონასწორობა ან დინამიური წონასწორობა. წონასწორობის დროს ხდება როგორც წინა, ასევე საპირისპირო რეაქციები, მაგრამ მათი სიჩქარე იგივეა, ამიტომ ცვლილებები შესამჩნევი არ არის.

წონასწორობის მუდმივი

სხვადასხვა რეაქცია სხვადასხვა გზით მიმდინარეობს. ზოგიერთ რეაქციაში წონასწორობის დადგომამდე წარმოიქმნება რეაქციის პროდუქტების საკმაოდ დიდი რაოდენობა; სხვებში - ბევრად ნაკლები. ამრიგად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ კონკრეტულ განტოლებას აქვს საკუთარი წონასწორობის მუდმივი. რეაქციის წონასწორობის მუდმივის ცოდნით, შესაძლებელია განისაზღვროს რეაქტიული ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების შედარებითი რაოდენობა, რომლებშიც ქიმიური წონასწორობა ხდება.

მოდით ზოგიერთი რეაქცია აღწერილი იყოს განტოლებით: aA + bB = cC + dD

• a, b, c, d - რეაქციის განტოლების კოეფიციენტები;
• A, B, C, D - ნივთიერებების ქიმიური ფორმულები.

წონასწორობის მუდმივი:

[C] c [D] d K = ———————— [A] a [B] b

კვადრატული ფრჩხილები მიუთითებს, რომ ფორმულა შეიცავს ნივთიერებების მოლარულ კონცენტრაციებს.

რას ამბობს წონასწორობის მუდმივი?

ოთახის ტემპერატურაზე ამიაკის სინთეზისთვის K = 3,5·10 8. ეს საკმაოდ დიდი რიცხვია, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ქიმიური წონასწორობა მოხდება მაშინ, როდესაც ამიაკის კონცენტრაცია გაცილებით მეტია, ვიდრე დანარჩენი საწყისი მასალები.

ამიაკის ფაქტობრივ წარმოებაში, ტექნოლოგის ამოცანაა მიიღოს მაქსიმალური წონასწორობის კოეფიციენტი, ანუ ისე, რომ პირდაპირი რეაქცია დასრულდეს. როგორ შეიძლება ამის მიღწევა?

ლე შატელიეს პრინციპი

ლე შატელიეს პრინციპიკითხულობს:

როგორ გავიგოთ ეს? ყველაფერი ძალიან მარტივია. ბალანსის დარღვევის სამი გზა არსებობს:

• ნივთიერების კონცენტრაციის შეცვლა;
• ტემპერატურის შეცვლა;
• წნევის შეცვლა.

როდესაც ამიაკის სინთეზის რეაქცია წონასწორობაშია, ის შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად (რეაქცია ეგზოთერმულია):

N 2 (გ) + 3H 2 (გ) → 2NH 3 (გ) + სითბო

კონცენტრაციის შეცვლა

შევიყვანოთ დამატებითი აზოტი დაბალანსებულ სისტემაში. ეს დაარღვევს ბალანსს:

წინა რეაქცია დაიწყებს უფრო სწრაფად გაგრძელებას, რადგან გაიზარდა აზოტის რაოდენობა და უფრო მეტი რეაგირება ხდება. გარკვეული პერიოდის შემდეგ ქიმიური წონასწორობა კვლავ მოხდება, მაგრამ აზოტის კონცენტრაცია წყალბადის კონცენტრაციაზე მეტი იქნება:

მაგრამ, შესაძლებელია სისტემის „დახრილობა“ მარცხნივ სხვა გზით - მარჯვენა მხარის „განათებით“, მაგალითად, სისტემიდან ამიაკის ფორმირებისას ამოღებით. ამრიგად, ამიაკის წარმოქმნის პირდაპირი რეაქცია კვლავ დომინირებს.

ტემპერატურის შეცვლა

ჩვენი "სასწორის" მარჯვენა მხარე შეიძლება შეიცვალოს ტემპერატურის შეცვლით. იმისათვის, რომ მარცხენა მხარე "გადაწონოს", აუცილებელია მარჯვენა მხარის "გაანათება" - ტემპერატურის შემცირება:

წნევის შეცვლა

სისტემაში წონასწორობის დარღვევა შესაძლებელია მხოლოდ აირებთან ზეწოლის გამოყენებით. წნევის გაზრდის ორი გზა არსებობს:

• სისტემის მოცულობის შემცირება;
• ინერტული აირის დანერგვა.

წნევის მატებასთან ერთად იზრდება მოლეკულური შეჯახების რაოდენობა. ამავდროულად, სისტემაში იზრდება გაზების კონცენტრაცია და იცვლება წინა და საპირისპირო რეაქციების სიჩქარე - ირღვევა წონასწორობა. ბალანსის აღსადგენად სისტემა „ცდილობს“ შეამციროს წნევა.

ამიაკის სინთეზის დროს აზოტისა და წყალბადის 4 მოლეკულისგან წარმოიქმნება ამიაკის ორი მოლეკულა. შედეგად, გაზის მოლეკულების რაოდენობა მცირდება - წნევა ეცემა. შედეგად, წნევის გაზრდის შემდეგ წონასწორობის მისაღწევად, წინა რეაქციის სიჩქარე იზრდება.

შეაჯამეთ. Le Chatelier-ის პრინციპის მიხედვით, ამიაკის წარმოება შეიძლება გაიზარდოს:

• რეაგენტების კონცენტრაციის გაზრდა;
• რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის შემცირება;
• რეაქციის ტემპერატურის შემცირება;
• გაზრდის წნევას, რომლის დროსაც ხდება რეაქცია.