Скорость реакции и равновесие
Скорость реакции говорит, как быстро идет процесс, а равновесие — где он остановится. Обратимые реакции не заканчиваются: прямая и обратная просто уравнивают скорости.
Что ускоряет реакцию
- Повышение температуры: правило Вант-Гоффа — плюс 10 градусов ускоряют в 2-4 раза.
- Рост концентрации реагентов; для газов — рост давления.
- Увеличение площади соприкосновения: порошок реагирует быстрее куска.
- Катализатор снижает энергию активации.
- Природа самих веществ — самое сильное, но не изменяемое условие.
Равновесие
В обратимой реакции равновесие наступает, когда скорости прямой и обратной реакций сравнялись. Вещества при этом продолжают превращаться, но их количества не меняются.
- Принцип Ле Шателье: при внешнем воздействии равновесие смещается так, чтобы это воздействие ослабить.
- Рост давления смещает равновесие туда, где меньше молей газа.
- Нагрев смещает в сторону эндотермической реакции, охлаждение — в сторону экзотермической.
- Добавление реагента смещает равновесие вправо, добавление продукта — влево.
Разобранный пример
Реакция N₂ + 3H₂ = 2NH₃ идет с выделением тепла. Как повысить выход аммиака?
- Слева 4 моль газа, справа 2 моль, значит рост давления смещает равновесие вправо.
- Реакция экзотермическая, поэтому охлаждение тоже смещает ее вправо.
- Увеличение концентрации азота или водорода смещает равновесие вправо.
- Отвод аммиака из зоны реакции работает в ту же сторону.
Высокое давление, невысокая температура и отвод продукта. Катализатор выход не увеличит: он лишь быстрее приведет систему к тому же равновесию.
Что помнить
- Катализатор ускоряет обе реакции и равновесие не смещает.
- Давление не влияет, если число молей газа одинаково с обеих сторон.
- Ле Шателье: система гасит внешнее воздействие.
- Равновесие динамическое, а не остановка процесса.