Химическое равновесие и его смещение

Все химические процессы делятся на два типа: обратимые и необратимые.

Обратимые реакции в одних и тех же условиях идут в двух противоположных направлениях (), а необратимые – в одном (). К необратимым относятся реакции, сопровождающиеся выделением газа, образованием осадка, или малодиссоциирующих веществ (например, воды), устойчивых комплексов, а также очень большим выделением тепла.

Большинство реакций являются обратимыми. Например,

H2(г) + I2 (г) 2HI(г) .

(10)

Реакцию, идущую справа налево (в данном случае – образование HI), принято считать прямой, а реакцию, идущую слева направо (в данном случае – разложение HI) – обратной.

Реакция смеси эквимолярных количеств (1:1) газообразных водорода и иода при нагревании в закрытом сосуде до 356⁰С идет до тех пор, пока не образуется 80% того количества иодистого водорода, которое должно образоваться по уравнению (9). Остальные 20% остаются в виде H₂ и I₂ независимо от длительности нагревания. В первый момент времени скорость прямой реакции v_пр. будет наибольшей, скорость обратной v_обр. – равна нулю (рис.2). С течением времени концентрации H₂ и I₂ уменьшаются, концентрация HI увеличивается, происходит уменьшение скорости прямой реакции и увеличение скорости обратной реакции. Наконец, наступает момент, когда скорость прямой и обратной реакций становятся равными. С этого времени концентрации всех веществ перестают изменяться, скорость образования HI равна скорости его разложения. Наступает химическое равновесие.

Таким образом, с точки зрения химической кинетики, химическое равновесие – это такое состояние обратимой реакции, при котором скорости прямой и обратной реакции равны: v_пр = v_обр

Концентрации реагирующих веществ, которые устанавливаются при химическом равновесии, называются равновесными. Соотношение между равновесными концентрациями не зависит от того, какие вещества берут в качестве исходных (например, H₂ и I₂ или HI), то есть к состоянию равновесия можно подойти с обеих сторон (рис.2)