Смещение равновесия. Принцип Ле-Шателье

Изменение температуры системы, находящейся в состоянии равновесия, концентрации ее составных частей приводит к нарушению равенства скоростей прямой и обратной реакций. Такое состояние продолжается недолго. Через некоторое время равенство скоростей вновь восстанавливается. Однако новое состояние равновесия смещено относительно первоначального в направлении той реакции, которая временно протекала с большей скоростью. Такой переход от одного равновесного состояния к другому называется смещением или сдвигом равновесия.

Направление, в котором происходит смещение равновесия при изменении температуры, можно определить, руководствуясь правилом Вант-Гоффа, согласно которому повышение температуры вызывает смещение равновесия в сторону реакции, идущей с поглощением теплоты, а понижение температуры смещает равновесие в сторону реакции, идущей с выделением теплоты.

Например, реакция взаимодействия йода и водорода:

,   ΔH^o ₂₉₈ = 51,9 кДж

идет с поглощением тепла, а, следовательно, обратная реакция идет с выделением тепла, то при повышении температуры новое состояние равновесия окажется смещенным вправо, а при понижении температуры – влево.

     Так как с повышением температуры константы скорости прямой и обратной реакций k₁ и k ₂ увеличиваются в различное число раз, то в новом   состоянии равновесия константа К_равн.=k₁/k₂ будет иметь другое значение.        

Направление, в котором происходит сдвиг равновесия при изменении концентрации составных частей системы, можно определить исходя из следующих соображений: при увеличении концентрации исходных веществ происходит сдвиг равновесия в сторону прямой реакции, а увеличении концентрации продуктов реакции вызывает смещения равновесия в обратном направлении.

Например, если в реакционной системе:

увеличить концентрацию йода, то увеличится скорость прямой реакции, т.е. реакции образования HI. Концентрация же водорода уменьшится, поскольку, он расходуется на образование HI. В реакционной системе произойдет сдвиг равновесия вправо, константа равновесия при этом не изменится. К этому выводу можно прийти исходя из выражения К_равн =k₁/k₂.

 Константы скорости прямой и обратной реакций не зависят от концентраций, и, следовательно, их отношение сохранит своё прежнее значение. Изменение давления так же может вызвать смещение равновесия в том случае, если в процессе реакции уменьшается или увеличивается объем системы. Для определения направления, в котором происходит сдвиг равновесия при изменении давления, следует помнить, что увеличение давления смещает равновесие в сторону образования тех продуктов, которые занимают меньший объем, и наоборот, уменьшение давления способствует, смещению равновесия в сторону образования продуктов, занимающих больший объем. Так как в системе:

                                       N₂ + 3H₂ →2 NH₃

объем образующегося аммиака в 2 раза меньше объема исходных газов, то увеличение давления вызывает смещение равновесия вправо, а уменьшение давления будет способствовать разложению аммиака на водород и азот.

Направление, в котором происходит сдвиг равновесия системы, может быть определено исходя из принципа Ле-Шателье: если изменить одно из условий состояния системы, находящейся в равновесии, – температуру, концентрацию, давление, то в системе усиливается процесс, стремящийся свести это изменение к минимуму, т.е. ослабить его.