Смещение химического равновесия.

Стехиометрия химических превращений.

Стехиометрические уравнения показывают, в каких соотношениях вещества вступают в химическое взаимодействие.

Общий вид стехиометрического уравнения:

Уравнение устанавливает соотношение между количеством превратившихся веществ:

Степень превращения вещества – отношение количества превращенного вещества к его первоначальному количеству (1):

Степень превращения может быть определена для любого исходного реагента, например,

Из соотношения (1) и определений Х_А и Х_В, получим связь между степенями превращения двух исходных веществ:

Можно определить количество любого вещества N_i в реагирующей смеси:

Если реакция протекает без изменения объема реакционной смеси или не происходит изменения общего количества реагирующих веществ, то степень превращения можно выразить через концентрации:

Для сложной реакции кроме степени превращения вводят дополнительные характеристики процесса: селективность процесса и выход продукта.

Селективность – это отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на все реакции.

Для двух параллельных реакций:

селективность по продукту R

Для двух последовательных реакций:

селективность по продукту R

Выход продукта для продукта R

Уравнение, связывающее степень превращения исходного вещества, выход продукта и его интегральную селективность, имеет вид

Смещение химического равновесия.

Сместить химическое равновесие – это значит изменением внешних условий добиться преимущественного протекания прямой или обратной реакций. Общие закономерности этого явления были сформулированы Ле- Шателье в 1887 г.:

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается воздействие извне, то равновесие смещается в сторону той реакции, протекание которой максимально ослабляет внешнее воздействие.

Чаще всего приходится сталкиваться со смещением равновесия в результате следующих изменений условий:

1)температура

Изменение температуры, в отличие от других внешних воздействий, влияет на значение константы равновесия. Повышение температуры вызывает ускорение той реакции, протекание которой сопровождается поглощением тепла (эндотермическая реакция). Напротив, понижение температуры благоприятствует протеканию экзотермической реакции – реакции, сопровождающейся выделением тепла.

2)давление

Повышение давления ускоряет ту реакцию, в которой происходит уменьшение количеств газообразных веществ, а понижение давления – реакцию, сопровождающуюся увеличением количеств газообразных веществ. Если количество газов в ходе реакции не изменяется, то изменение давления не оказывает влияния на положение химического равновесия.

3)концентрации

Добавление в реакционную систему какого-либо компонента смещает равновесие в сторону той реакции, где тот компонент расходуется. Отвод какого-либо вещества из реакционной системы, напротив, ускоряет реакцию, в которой это вещество образуется.