Химическое равновесие. Все химические реакции делятся на необратимые и обратимые

Все химические реакции делятся на необратимые и обратимые.

Необратимые химические реакции – это реакции, протекающие только в одном направлении. Химическая реакция будет необратимой, если она подчиняется правилу Бертолле – Михайленко: Обменная реакция идет до конца в сторону образования малорастворимого вещества (осадка или газа), слабых электролитов и комплексных ионов.

Необратимых реакций не много, н-р:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ ═ Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O 2КI + HgI₂ = К₂ [НgI₄]

BaCl₂ + H₂SO₄ ═ BaSO₄↓ + 2HCl КОН + НCl = КСl + Н₂

Необратимые реакции протекают до конца, т.е. до полного расходования одного из реагирующих веществ.

Большинство реакций являются обратимыми. Обратимые химические реакции – это реакции, которые при одних и тех же условиях (температура и давление) могут протекать в противоположных направлениях. Обратимые реакции не идут до конца, так как продукты реакции, взаимодействуя между собой, вновь дают исходные вещества, н-р:

3Н₂ + N₂ 2NН₃ 2Н₂ + О₂ 2Н₂О

Обратимость реакции отмечается знаком двух стрелок, направленных в противоположные стороны.

Для любой обратимой реакции существует скорость прямой реакции (V_прям) и скорость обратной реакции (V_обр). В соответствии с законом действующих масс для реакции

mА + nВ pС + qD

V_прям = k₁ • (С_А)^m • (С_В)ⁿ, где k₁ – константа скорости прямой реакции;

С_А и С_В – молярные концентрации веществ А и В.

V_обр = k₂ • (С_С)^p • (С_D)^q, где k₂ – константа скорости обратной реакции;

С_С и С_D – молярные концентрации веществ C и D.

По мере взаимодействия исходных веществ А и В их начальные концентрации уменьшаются; следовательно, постепенно уменьшается начальная скорость прямой реакции V_прям. По мере накопления продуктов реакции C и D концентрации их увеличиваются; следовательно, скорость обратной реакции V_обр постепенно увеличивается. Наконец, наступает такой момент (рис.2), когда скорость прямой реакции V_прям становится равной скорости обратной реакции V_обр.

Состояние обратимой реакции, при котором скорости прямой и обратной реакции равны, называется химическим равновесием.

Состояние химического равновесия характеризуется тем, что концентрация исходных и конечных продуктов реакции при данных температуре и давлении остается постоянной. Т.е., при установлении равновесия в единицу времени образуется такое количество веществ C и D, какое в это же время распадается с образованием веществ А и В.

Таким образом, химическое равновесие является динамическим (подвижным): в момент равновесия химическое взаимодействие не прекращается, а продолжает идти с одинаковой скоростью в обоих направлениях.

Концентрации реагирующих веществ, которые устанавливаются при химическом равновесии, называются равновесными концентрациями. Их обозначают при помощи квадратных скобок, н-р: [Н₂], [I₂], [НI] в отличие от неравновесных концентраций, обозначаемых С_Н2, С_I2, С_НI.

При установившемся равновесии V_прям = V_обр для обратимого процесса

mА + nВ pС + qD

k₁ • [А]^m • [В]ⁿ = k₂ • [С]^p • [D]^q

Откуда = = К

где К – константа химического равновесия. Это уравнение - математическая запись закона действующих масс для химического равновесия.