Влияние температуры на смещение равновесия

Обратимся к уравнению, связывающему энергию Гиббса и константу равновесия.

DG⁰ = - RT ln K_равн

По уравнению Гиббса DG⁰ = DН⁰ - ТDS⁰, тогда

, где

DН⁰ – стандартное изменение энтальпии реакции при температуре Т;

DS⁰ – стандартное изменение энтропии реакции при температуре Т.

Отсюда константа равновесия будет равна

.

С помощью этого уравнения можно определить влияние температуры на равновесие.

Если реакция экзотермическая, то энтальпия имеет знак “-“, DН⁰ < 0.

В этом случае

. При увеличении температуры Т величина становится меньше, а, следовательно, уменьшается и К_равн. Таким образом, нагревание не способствует протеканию экзотермических реакций.

И наоборот, если реакция эндотермическая, то энтальпия имеет знак “+“, DН⁰ > 0. Энтальпийный фактор уравнения для К_равн имеет вид

. В этом случае увеличение температуры приводит к увеличению константы равновесия, т.е. нагревание способствует протеканию эндотермических реакций.

Таким образом, направление смещения равновесия в результате изменения температуры определяется знаком теплового эффекта. Степень смещения равновесия определяется величиной теплового эффекта; чем больше DН, тем значительнее влияние температуры.

В соответствии с принципом Ле Шателье:

Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермических реакций, а понижение температуры – в сторону экзотермических реакций.

Рассмотрим реакцию

А + В D С + Д + Q (DН < 0) экзотермическая реакция

Эта же реакция в обратном направлении будет эндотермической:

(DН > 0) Q + А + В D С + Д

В соответствии с принципом Ле Шателье для этой реакции нагревание будет смещать равновесие в сторону обратной (эндотермической реакции). А для того, чтобы реакция протекала в прямом направлении необходимо температуру понижать.