Le Chatelier printsipi. Le Chatelier printsipi Le Chatelier bosim printsipi

Printsip har qanday tabiatdagi muvozanat uchun amal qiladi: mexanik, termal, kimyoviy, elektr (Lenz effekti, Peltier hodisasi).

Agar tashqi sharoitlar o'zgarsa, bu moddalarning muvozanat konsentratsiyasining o'zgarishiga olib keladi. Bunday holda, kimyoviy muvozanatning buzilishi yoki o'zgarishi haqida gapiriladi.

Kimyoviy muvozanat quyidagi parametrlardan biri o'zgarganda u yoki bu yo'nalishda siljiydi:

tizimning harorati, ya'ni u qizdirilganda yoki sovutilganda
tizimdagi bosim, ya'ni u siqilgan yoki kengaytirilganda
teskari reaktsiya ishtirokchilaridan birining kontsentratsiyasi

Entsiklopedik YouTube

1 / 3

✪ Le Chatelier printsipi

✪ 84. Le Shatelye printsipi. Balansni o'zgartirish (1-qism)

✪ Kimyo. 11-sinf, 2014. Kimyoviy muvozanatning siljishi. Foxford Onlayn o'quv markazi

Subtitrlar

Aytaylik, bizda reaktsiya bor. Molekula A plyus B molekulasi C plyus D... plyus D molekulalari bilan dinamik muvozanatda. Demak, oldinga siljish reaksiyasining tezligi teskari reaksiya tezligiga teng. Bu erda A, B, C va D ning muvozanat konsentratsiyasi bo'ladi va agar xohlasak, muvozanat konstantasini hisoblashimiz mumkin. Va yana takrorlayman. Men buni oldin to'rt marta aytganman. To'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligiga teng bo'lishi barcha konsentratsiyalar teng ekanligini anglatmaydi. Molekulalarning kontsentratsiyasi juda boshqacha bo'lishi mumkin. Ular shunchaki o'zgarmaydi, chunki reaktsiya tezligi bir xil. Muvozanat mavjudligini hisobga olsak, tizimga ko'proq A qo'shsam nima bo'ladi? Eslatib o'taman, u muvozanatda edi. Konsentratsiyalar doimiy edi. Endi men tizimga ko'proq A qo'shyapman. Endi A va B zarralari (men ko'proq B molekulalarini qo'shmagan bo'lsam ham) to'qnashish ehtimoli biroz yuqoriroq, shuning uchun to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya paydo bo'lish ehtimoli ko'proq. A molekulalari soni ortib borishi bilan B bilan to'qnashuvlar ko'payadi, natijada ular bir oz kamroq bo'ladi. Chunki ular iste'mol qilinadi. Shu bilan birga, C va D soni sezilarli darajada oshadi, bu muhim. Agar A qo'shilsa, shunday bo'lar edi.Ular B bilan ko'proq to'qnashadi va oldinga boradigan reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligidan tezroq bo'lar edi. Reaktsiya shu yo'nalishda ketardi. Keyin C va D ko'proq bo'lar edi, ular ham tez-tez to'qnashadi va reaktsiya teskari yo'nalishda ketadi. Oxir-oqibat, yangi muvozanat paydo bo'ladi. Xulosa shuki, sizda chap tomonda ko'proq A bo'ladi, lekin biroz kamroq B, chunki siz B qo'shmagansiz. Ko'proq B siz qo'shgan bu A bilan reaksiyaga sarflanadi. Va keyin siz muvozanatda ko'proq C va D olasiz. Va agar siz ko'proq A va ko'proq B qo'shsangiz ... Aytaylik, agar siz ko'proq B qo'shsangiz, reaktsiya yanada kuchliroq davom etadi. Bu, albatta, tushunarli. Shubhasiz, agar siz ushbu tomonga qo'shib, bu reaktsiyaga ta'sir qilsangiz, tabiiyki, u ta'sirni yo'qotadigan tomonga o'tadi. Agar siz ko'proq A qo'shsangiz, sizda ko'proq A zarbasi B bo'ladi va u o'sha yo'nalishda ketadi va ehtimol bir oz ko'proq B sarflaydi. Agar ikkala turdagi molekulalarni qo'shsangiz, umumiy reaktsiya shu yo'nalishda ketadi. Xuddi shunday... Biz reaktsiyani qayta yozishimiz kerak. Boshqa rang. A plyus B, C va D. Agar yana C qo'shsam (menimcha, siz bu erda fikrni tushunasiz), nima bo'ladi? A va B miqdori ko'tariladi va ehtimol bir oz ko'proq D iste'mol qilinadi. Agar siz C va D ni qo'shsangiz, albatta, A va B ko'p bo'ladi. Bu hosila juda aniq ko'rinadi, lekin uning yaxshi nomi bor, u deyiladi ... va u Le Chatelier printsipi deb ataladi. Le Chatelier. Shunday qilib, Le Chatelier. Men yozishimga ehtiyot bo'lishim kerak. Unda aytilishicha, siz muvozanatda bo'lgan reaktsiyada harakat qilsangiz, u bu ta'sirni zaiflashtiradigan yo'nalishni afzal ko'radi. "Reaksiyaga ta'sir qilish", masalan, ko'proq A qo'shishdir va bu ortib borayotgan A ta'sirini kamaytirish uchun reaktsiya oldinga yo'nalishda ketadi. Bu erda ta'sir har qanday o'zgarishdir. Siz birini ikkinchisiga nisbatan o'zgartirasiz. Va bundan oldin barcha elementlar muvozanatli edi. Keling, Le Chatelier printsipini hisobga olgan holda ba'zi vaziyatlarni tahlil qilaylik. A plyus B ... A plyus B ortiqcha issiqlikni hisobga olgan holda, chiqish C plyus D. Va ortiqcha bir oz E. Keling, bu tizimga issiqlik qo'shamiz, nima bo'lishini ko'ramiz. Reaksiya oldinga yo'nalishda borishi uchun issiqlik kerak. Issiqlik qanchalik ko'p bo'lsa, oldinga siljish ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi. Le Chatelier printsipi shuni ko'rsatadiki, agar biz bu reaktsiyaga issiqlik qo'shish orqali ta'sir qilsak, reaktsiya bu ta'sirni olib tashlaydigan yo'nalishni afzal ko'radi. Effektni olib tashlash uchun (sizning kirish joyida bu ko'proq), siz A ning iste'molini oshirasiz. Muvozanatga erishilganda A ning barqaror konsentratsiyasi kamayadi. B miqdori kamayadi, chunki bu molekulalar faolroq iste'mol qilinadi. To'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezroq. Va C, D va E soni ortib bormoqda. Agar siz teskarisini qilsangiz nima bo'ladi? Xo'sh, endi o'chiring ... Issiqlik qo'shish o'rniga siz issiqlikni olib tashlaysiz. Haroratni pasaytiring. Xo'sh, agar siz issiqlikni olib tashlasangiz, nima bo'ladi? Boshqa yo'nalishda ustunlik bo'ladi, chunki bu erda issiqlik kamroq bo'ladi. Reaksiya davom etishi uchun issiqlik kamroq bo'ladi va bu tezlik bu tezlikda ustunlik qila boshlaydi. Haroratning pasayishi bilan bu reaksiya tezligi pasayadi va bu kuchayadi, konsentratsiya shu yo'nalishda o'zgaradi, ya'ni teskari reaktsiya ustunlik qiladi. Endi bosimni ko'rib chiqing. Biz avvalroq Xaber jarayoni haqida gapirgan edik. Va bu erda Xaber jarayoniga munosabat. Azot gazi plyus 3 mol vodorod gazi 2 mol ammiak gazi bilan muvozanatda. Agar bu tizimga bosim o'tkazsam nima bo'ladi? Men bosim o'tkazaman. Bu holatda nima sodir bo'ladi? Siqilish sodir bo'ladi, garchi hajm kamaymasa ham, lekin bu barcha molekulalarning bir-biriga yaqinroq bo'lishiga olib keladi. Endi molekulalar bir-biriga yaqin bo'lsa, biz chiqishda kamroq molekula olsak, bosim ta'sirini ko'tarish mumkin. Endi men sizga bu fikrni tushuntiraman. PV nRT ga teng. Biz buni ko'p marta ko'rganmiz, to'g'rimi? P ni nRT / V ga teng yozishimiz mumkin. Agar bosimni oshirsak, bu ta'sirni qanday olib tashlashimiz mumkin? Eslatib o'taman, Le Chatelier printsipi nima sodir bo'lishidan qat'i nazar, hamma narsa ta'sirni kamaytirishga intiladi. Reaktsiya ta'sirni kamaytiradigan tomonga o'tadi. Agar biz molekulalar sonini kamaytirsak, bu bosimni kamaytiradi, to'g'rimi? Bir-biri bilan to'qnashadigan molekulalar kamroq bo'ladi. Bu yerda molekulalar sonini kamaytirsak. Buni yozishning eng yaxshi usuli emas, bu aniq tenglik emas, lekin men sizdan shunday fikr yuritishingizni istayman. Shunday qilib, men uni o'chirib tashlaganim ma'qul. Bu, ehtimol, to'liq aniq emas edi. Shunday ekan, davom etaylik. Menda idish bor... Yo‘q, u juda yorug‘... Yo‘q, xuddi shunday... Demak, konteyner bor, men unga bosim o‘tkazdim. Menga bitta idishda 2 ta molekula bo'lsin, yo'q, 4 ta yaxshi. Va bu erda faqat 2 molekula bo'lsin. Ikkala idishda ham reaktsiya bu molekulalar orasida o'tishi mumkin. Bu 4 ta 2 ta molekulani birlashtirib, hosil qilishi mumkin. Men misolimizdan foydalanaman. Azot molekulasi bu ko'k molekuladir. Men uni boshqa rang bilan ta'kidlayman. Bu jigarrang molekula 3 ta vodorod bilan birikishi mumkin. Va bu sodir bo'ladi. Bu reaktsiyani yozishning yana bir usuli, ehtimol ko'proq ingl. Endi, agar men bu tizimga bosim o'tkazsam ... Demak, men bosimni har tomondan hududga ta'sir qiluvchi bir turdagi kuch deb o'ylayman. Ushbu holatlardan qaysi biri olib tashlanishi ehtimoli ko'proq? Bizda kamroq molekulalar bir-biri bilan to'qnashadigan vaziyat, chunki sizda ko'p molekulalar bir-biri bilan to'qnashgandan ko'ra ularni siqish osonroq. Bularning barchasi juda shartli, lekin sizga tushuncha beradi. Agar siz tizimga bosim o'tkazsangiz ... Aytgancha, bu o'q bosim pasayib borayotganini anglatmaydi. Bu tizimga bosim o'tkazilayotganligini anglatadi. Ammo bosim kuchayganda, reaksiyaning qaysi tomoni ustunlik qiladi? Reaktsiya kamroq molekulalarga ega bo'lgan tomonga yordam beradi. Bu tomonda 2 ta molekula bor, garchi ular katta molekulalar bo'lishi aniq, chunki hech qanday massa yo'qolmaydi. Va bu tomonda 4 ta molekula bor, shunday emasmi? 1 mol azot gazi va 3 mol vodorod. Va buni kinetik muvozanat bilan ilgari ko'rgan g'oyaga qaytarish uchun, keling, shunga o'xshash reaktsiyani tasavvur qilaylik. Uning Le Chatelier printsipiga bo'ysunishini ko'rsatish, biz muvozanat konstantalari haqida bilib olgan hamma narsaga mos keladi. Demak, reaktsiya. 2 mol yoki ikki baravar koeffitsient, gazsimon shakldagi 2 A va gazsimon B gazsimon shakldagi C bilan muvozanatda. Aytaylik, dastlab A ning molyar konsentratsiyasi yoki molyarligi 2. Va B ning molyar konsentratsiyasi 6, keyin esa C ning molyar konsentratsiyasi 8. 8 ga teng. Bu erda muvozanat konstantasi nima? Muvozanat konstantasi mahsulotdir (kontsentratsiya C, bu 8 ga teng), bu tufayli 2 kvadratga bo'linib, 6 ga ko'paytiriladi. Bu 1/3 ga teng bo'lgan 8/24 ga teng. Aytaylik, matematika bilan adashmaslik uchun qancha ko'p bo'lmasin, ko'proq A qo'shamiz. Ammo A ni qo'shgandan so'ng, bizning konsentratsiyamiz o'zgardi. Endi, A ning kontsentratsiyasi molyarlik 3. Siz o'zingizdan so'rayapsizmi, men molyarlikni 1 qo'shdimmi. Yo'q. Men qo'shdim, ehtimol 1 molyardan ko'p.Faqat nima qo'shsam ham, reaksiya o'ngga, ya'ni oldinga siljiydi. Shunday qilib, bu erdagilarning bir qismi yutib yuboriladi va bu tomonga ketadi, lekin qolganlari shu erda bo'ladi. Men ushbu tizimga yana ko'proq A qo'shishim mumkin edi. Lekin 1 dan yuqori bo'lgan hamma narsa so'riladi va bu muvozanat konsentratsiyasi 3 qoladi. Men 1 qo'shishim shart emas edi. Siz ko'proq qo'shishingiz mumkin. Aytaylik, bizning yangi muvozanatimiz C uchun molarlik 12 ga teng, bu biz aytayotgan narsaga mos keladi. Agar biroz A qo'shsak, u holda C ning konsentratsiyasi ortishi kerak va B ning konsentratsiyasi biroz kamayishi kerakligi aniq, chunki bir oz ko'proq B iste'mol qilinadi, chunki bu molekulalar ko'proq A molekulalari bilan to'qnashishi mumkin. Keling, qanday yangi konsentratsiyani ko'rib chiqaylik B. Muvozanat konstantasi o'zgarmasligini eslatib o'taman. Bizning muvozanat konstantasi endi konsentratsiya C ga teng bo'ladi. Mana bizning reaktsiyamiz. Demak, molyarlik 12 ga teng, men yangi A konsentratsiyasimiz 3 ga bo'lingan birliklarni yozmayman. Ammo keling, reaktsiyani eslaylik. A uchun koeffitsient 2 ga teng. Demak, bu B uchun yangi konsentratsiyadan 3 baravar ko'p. Bu yerda hech qanday omil yo'q, shuning uchun men ko'rsatkichlar haqida tashvishlanishga hojat yo'q. Endi hisoblaylik. Shunday qilib, siz 1/3 ga bo'lasiz, ya'ni 12/9 B ga bo'linadi. Agar biz oddiygina ko'paytirsak, biz 9 marta B konsentratsiyasini olamiz, bu 3 marta 12, ya'ni 36. Tenglamaning ikkala tomonini 9 ga bo'ling. Yangi konsentratsiya B 4 yoki molyarligi 4. Demak, B ning molyarligi 4 ga teng. Reaksiyaga yana A qo‘shdik. Biz A uchun 2 mol, B uchun 6 mol va C uchun 8 mol bilan boshladik. Biz ko'proq A qo'shdik, reaktsiya shu yo'nalishda ketdi, ehtimol u bir oz oldinga va orqaga ketdi. Ammo A uchun 3 molyarlikda, C uchun 12 molyarlikda barqarorlashdi. Shunday qilib, C ning o'sishi kuzatildi. E'tibor bering, B ning barqaror muvozanat konsentratsiyasi pasaydi, bu bizning reaktsiya ko'proq C hosil qiladigan yo'nalishda davom etadi degan bayonotimizga mos keladi, iste'mol qiladi. ko'proq B. Umid qilamanki, endi siz reaksiyaga ta'sir qilishning butun nazariy sxemasini va Le Shatelier tamoyilini yaxshi tushunasiz.

Harorat ta'siri

Belgi +Q yoki −Q, termokimyoviy tenglamaning oxirida yozilgan, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaning issiqlik ta'sirini tavsiflaydi. U teskari reaksiyaning termal effektiga kattaligi bo'yicha teng, lekin belgisi bo'yicha qarama-qarshidir.

Haroratning ta'siri reaksiyaning issiqlik effektining belgisiga bog'liq. Harorat ko'tarilganda kimyoviy muvozanat endotermik reaksiya yo'nalishiga, harorat pasayganda esa ekzotermik reaktsiya yo'nalishiga siljiydi. Umumiy holatda, harorat o'zgarganda, kimyoviy muvozanat jarayon tomon siljiydi, bunda entropiyaning o'zgarishi belgisi haroratning o'zgarishi belgisi bilan mos keladi.

Kondensatsiyalangan tizimlarda muvozanat konstantasining haroratga bog'liqligi Vant-Xoff izobar tenglamasi bilan tavsiflanadi:

(d ln ⁡ K P d T) p = D H 0 R T 2 , (\displaystyle \left((\frac (d\ln K_(P))(dT))\o‘ng)_(p)=(\frac () \Delta H^(0))(RT^(2))),)

gaz fazali tizimlarda - Van't-Xoff izoxor tenglamasi

(d ln ⁡ K C d T) v = D U 0 R T 2. (\ displaystyle \ chap ((\ frac (d \ ln K_ (C)) (dT)) \ o'ng) _ (v) = (\ frac (\ Delta U ^ (0)) (RT ^ (2))) .)

Kondensatsiyalangan tizimlarda haroratning kichik diapazonida muvozanat konstantasi va harorat o'rtasidagi bog'liqlik quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

Ln ⁡ K P = - D H 0 R T + D S 0 R. (\ displaystyle \ ln K_ (P) = - (\ frac (\ Delta H ^ (0)) (RT)) + (\ frac (\ Delta S ^ (0)) (R)).)

Masalan, ammiak sintezi reaksiyasida

N 2 + 3 H 2 ⇄ 2 N H 3 + Q (\displaystyle (\mathsf (N_(2)+3H_(2)\oʻng chap strelkalar 2NH_(3)+Q)))

standart sharoitda issiqlik effekti -92 kJ/mol, reaksiya ekzotermik, shuning uchun haroratning oshishi muvozanatning boshlang'ich materiallar tomon siljishiga va mahsulot unumining pasayishiga olib keladi.

Bosim ta'siri

Bosim gazsimon moddalar ishtirokidagi reaktsiyalardagi muvozanat holatiga sezilarli darajada ta'sir qiladi, bu boshlang'ich moddalardan mahsulotlarga o'tishda modda miqdorining o'zgarishi tufayli hajmning o'zgarishi bilan birga keladi:

Bosim ortib borishi bilan muvozanat gazlarning mollarining umumiy soni kamaygan tomonga siljiydi va aksincha.

Ammiak sintezi reaksiyasida gazlar miqdori ikki baravar kamayadi: N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

Bu shuni anglatadiki, bosim ortib borishi bilan muvozanat NH 3 hosil bo'lishiga qarab siljiydi, buni 400 ° C da ammiak sintezi reaktsiyasi uchun quyidagi ma'lumotlar tasdiqlaydi:

Inert gazlarning ta'siri

Reaksiya aralashmasiga inert gazlarning kiritilishi yoki inert gazlarning reaktsiyasi paytida hosil bo'lishi bosimning pasayishi bilan bir xil ta'sirga ega, chunki reaktivlarning qisman bosimi pasayadi. Shuni ta'kidlash kerakki, bu holda reaktsiyada ishtirok etmaydigan gaz inert gaz deb hisoblanadi. Gazlar mollari sonining kamayishi bo'lgan tizimlarda inert gazlar muvozanatni dastlabki moddalar tomon siljitadi, shuning uchun inert gazlar hosil bo'lishi yoki to'planishi mumkin bo'lgan ishlab chiqarish jarayonlarida gaz quvurlarini vaqti-vaqti bilan puflash talab qilinadi.

Konsentratsiyaning ta'siri

Konsentratsiyaning muvozanat holatiga ta'siri quyidagi qoidalarga bo'ysunadi:

Boshlang'ich moddalardan birining kontsentratsiyasining oshishi bilan muvozanat reaktsiya mahsulotlarini hosil qilish yo'nalishi bo'yicha (o'ngga) siljiydi;
Reaksiya mahsulotlaridan birining kontsentratsiyasining pasayishi bilan muvozanat boshlang'ich moddalarning hosil bo'lish yo'nalishi bo'yicha (chapga) siljiydi.

Kimyoviy muvozanat holati har qanday vaqtda bu doimiy sharoitda saqlanadi. Shartlar o'zgarganda muvozanat holati buziladi, chunki bu holda qarama-qarshi jarayonlarning tezligi turli darajada o'zgaradi. Biroq, bir muncha vaqt o'tgach, tizim yana muvozanat holatiga keladi, lekin allaqachon yangi o'zgartirilgan shartlarga mos keladi.

Sharoitlarning o'zgarishiga qarab muvozanatning siljishi odatda Le Chatelier printsipi (yoki muvozanatning harakatlanish printsipi) bilan belgilanadi: agar muvozanat holatini belgilovchi shartlardan birortasini o'zgartirish orqali muvozanatdagi tizimga tashqaridan ta'sir etsa, u holda u jarayon yo'nalishiga siljiydi, uning oqimi hosil bo'lgan ta'sirning ta'sirini zaiflashtiradi.

Shunday qilib, haroratning oshishi muvozanatning jarayonlar yo'nalishi bo'yicha siljishiga olib keladi, ularning borishi issiqlikning yutilishi bilan birga keladi va haroratning pasayishi teskari yo'nalishda harakat qiladi. Xuddi shunday, bosimning oshishi muvozanatni hajmning pasayishi bilan birga bo'lgan jarayon yo'nalishiga siljitadi va bosimning pasayishi teskari yo'nalishda harakat qiladi. Masalan, 3H 2 +N 2 2H 3 N, ∆H o = -46,2 kJ muvozanat tizimida haroratning oshishi H 3 N ning vodorod va azotga parchalanishini kuchaytiradi, chunki bu jarayon endotermikdir. Bosimning oshishi muvozanatni H 3 N hosil bo'lishiga olib keladi, chunki hajm kamayadi.

Agar reaksiyada ishtirok etuvchi har qanday moddaning ma'lum miqdori muvozanat holatida tizimga qo'shilsa (yoki aksincha, tizimdan chiqarilsa), u holda to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi o'zgaradi, lekin asta-sekin yana tenglashadi. Boshqacha qilib aytganda, tizim yana kimyoviy muvozanat holatiga keladi. Ushbu yangi holatda tizimda mavjud bo'lgan barcha moddalarning muvozanat konsentrasiyalari dastlabki muvozanat konsentrasiyalaridan farq qiladi, lekin ular orasidagi nisbat bir xil bo'lib qoladi. Shunday qilib, muvozanatdagi tizimda barcha qolgan moddalarning konsentratsiyasini o'zgartirmasdan, moddalardan birining konsentratsiyasini o'zgartirish mumkin emas.

Le Chatelier printsipiga muvofiq, muvozanat tizimiga qo'shimcha miqdorda reagentning kiritilishi muvozanatning ushbu moddaning konsentratsiyasi pasaygan tomonga siljishiga olib keladi va shunga mos ravishda uning o'zaro ta'siri mahsulotlarining kontsentratsiyasi ortadi. .

Kimyoviy muvozanatni o'rganish nazariy tadqiqotlar uchun ham, amaliy muammolarni hal qilish uchun ham katta ahamiyatga ega. Har xil harorat va bosimlar uchun muvozanat holatini aniqlash orqali kimyoviy jarayonni o'tkazish uchun eng qulay sharoitlarni tanlash mumkin. Jarayon shartlarini yakuniy tanlashda ularning jarayon tezligiga ta'siri ham hisobga olinadi.

1-misol Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentrasiyalaridan reaksiyaning muvozanat konstantasini hisoblash.

A + B 2C reaksiyaning muvozanat konstantasini hisoblang, agar muvozanat konsentrasiyalari [A] = 0,3 mol ∙ l -1 bo'lsa; [B]=1,1 mol∙l -1; [C] \u003d 2,1 mol ∙ l -1.

Yechim. Bu reaksiya uchun muvozanat konstantasining ifodasi: . Bu yerda masala shartida ko'rsatilgan muvozanat konsentrasiyalarini almashtiramiz: =5,79.

2-misol. Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentrasiyalarini hisoblash. Reaksiya A + 2B C tenglamasiga muvofiq boradi.

A va B moddalarning dastlabki konsentrasiyalari mos ravishda 0,5 va 0,7 mol∙l -1, reaksiyaning muvozanat konstantasi K p =50 bo’lsa, reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentrasiyalarini aniqlang.

Yechim. Har bir mol A va B moddalar uchun 2 mol S modda hosil bo'ladi.A va B moddalarning konsentratsiyasining kamayishi X mol bilan belgilansa, u holda moddaning konsentratsiyasining ortishi 2X mol ga teng bo'ladi. Reaktivlarning muvozanat konsentratsiyasi quyidagicha bo'ladi:

C A \u003d (o.5-x) mol ∙ l -1; C B \u003d (0,7-x) mol ∙ l -1; C C \u003d 2x mol ∙ l -1

x 1 \u003d 0,86; x 2 \u003d 0,44

Muammoning shartiga ko'ra, x 2 qiymati haqiqiydir. Demak, reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentrasiyalari:

C A \u003d 0,5-0,44 \u003d 0,06 mol ∙ l -1; C B \u003d 0,7-0,44 \u003d 0,26 mol ∙ l -1; C C \u003d 0,44 ∙ 2 \u003d 0,88 mol ∙ l -1.

3-misol Reaksiyaning Gibbs energiyasi ∆G o o'zgarishini muvozanat konstantasi K p qiymati bilan aniqlash. Gibbs energiyasini hisoblang va agar muvozanat konstantasi Kp=1,0685∙10 -4 bo'lsa, 700K da CO+Cl 2 =COCl 2 reaksiyasining imkoniyatini aniqlang. Barcha reaksiyaga kirishuvchi moddalarning parsial bosimi bir xil va 101325 Pa ga teng.

Yechim.∆G 700 = 2,303∙RT.

Ushbu jarayon uchun:

∆Go dan beri<0, то реакция СО+Cl 2 COCl 2 при 700К возможна.

4-misol. Kimyoviy muvozanatning o'zgarishi. N 2 + 3H 2 2NH 3 -22 kkal tizimidagi muvozanat qaysi tomonga siljiydi:

a) N 2 kontsentratsiyasining ortishi bilan;

b) H 2 kontsentratsiyasining ortishi bilan;

v) harorat ko'tarilganda;

d) bosim pasayganda?

Yechim. Reaksiya tenglamasining chap tomonidagi moddalar kontsentratsiyasining oshishi, Le Chatelier qoidasiga ko'ra, ta'sirni zaiflashtirishga moyil bo'lgan jarayonni keltirib chiqarishi kerak, kontsentratsiyalarning pasayishiga olib keladi, ya'ni. muvozanat o'ngga siljiydi (a va b holatlar).

Ammiak sintezi reaksiyasi ekzotermikdir. Haroratning oshishi muvozanatning chapga siljishiga sabab bo'ladi - ta'sirni zaiflashtiradigan endotermik reaksiya tomon (c holat).

Bosimning pasayishi (d holati) tizim hajmining oshishiga olib keladigan reaktsiyaga yordam beradi, ya'ni. N 2 va H 2 hosil bo'lishiga qarab.

5-misol Agar gaz aralashmasining hajmi uch marta kamaysa, 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (r) tizimidagi to'g'ri va teskari reaksiyalar tezligi necha marta o'zgaradi? Tizimning muvozanati qaysi tomonga siljiydi?

Yechim. Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentrasiyalarini belgilaymiz: = A, =b,=Bilan. Massalar ta'siri qonuniga ko'ra, hajm o'zgarishidan oldin to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi

v pr \u003d Ka 2 b, v arr \u003d K 1 s 2

Bir hil tizim hajmini uch marta kamaytirgandan so'ng, reaktivlarning har birining kontsentratsiyasi uch marta ortadi: 3a,[O 2] = 3b; = 3s. To'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning v "np tezligining yangi konsentratsiyasida:

v" np = K(3a) 2 (3b) = 27 Ka 2 b; v o 6 p = K 1 (3c) 2 = 9K 1 c 2.

Shunday qilib, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi 27 marta, aksincha - atigi to'qqiz marta oshdi. Tizimning muvozanati SO 3 hosil bo'lishi tomon siljigan.

6-misol Agar reaksiyaning harorat koeffitsienti 2 bo'lsa, harorat 30 dan 70 0 C gacha ko'tarilganda gaz fazasida ketayotgan reaksiya tezligi necha marta oshishini hisoblang.

Yechim. Kimyoviy reaksiya tezligining haroratga bog‘liqligi formula bo‘yicha Vant-Xoff empirik qoidasi bilan aniqlanadi.

Shuning uchun 70 ° C da reaksiya tezligi 30 ° C da reaktsiya tezligidan 16 marta katta.

7-misol Bir jinsli sistemaning muvozanat konstantasi

CO (g) + H 2 O (g) CO 2 (g) + H 2 (g) 850 ° C da 1. Muvozanatdagi barcha moddalarning konsentratsiyasini hisoblang, agar dastlabki konsentratsiyalar: [CO] ISC = 3 mol. / l, [H 2 O] ISH \u003d 2 mol / l.

Yechim. Muvozanat holatida to‘g‘ri va teskari reaksiyalar tezligi teng bo‘ladi va bu tezliklar konstantalarining nisbati doimiy bo‘lib, berilgan sistemaning muvozanat konstantasi deyiladi:

V np= K 1[CO][H 2 O]; V o b p = TO 2 [CO 2 ][H 2 ];

Muammoning shartida, ifodada bo'lganda, boshlang'ich konsentratsiyalar berilgan K r tizimdagi barcha moddalarning faqat muvozanat kontsentratsiyasini o'z ichiga oladi. Faraz qilaylik, muvozanat momentiga konsentratsiya [SO 2 ] R = X mol/l. Tizim tenglamasiga ko'ra, bu holda hosil bo'lgan vodorodning mollari soni ham bo'ladi X mol/l. Xuddi shu miqdordagi ibodatlar (X mol / l) hosil bo'lishi uchun CO va H 2 O sarflanadi X CO 2 va H 2 mollari. Shunday qilib, barcha to'rtta moddaning muvozanat konsentratsiyasi (mol / l):

[CO 2] P \u003d [H 2] p \u003d X;[CO] P = (3 – x); P =(2-x).

Muvozanat konstantasini bilib, qiymatni topamiz X, va keyin barcha moddalarning dastlabki kontsentratsiyasi:

; x 2 \u003d 6-2x-3x + x 2; 5x \u003d 6, l \u003d 1,2 mol / l.

Shunday qilib, kerakli muvozanat konsentratsiyalari: [CO 2 ] P = 1,2 mol / l; [H 2] p = 1,2 mol/l; [CO] P = 3 - 1,2 = 1,8 mol/l; [H 2 O] P \u003d \u003d 2- 1,2 \u003d 0,8 mol / l.

8-misol Fosfor pentakloridining endotermik parchalanish reaksiyasi tenglamaga muvofiq davom etadi.

PC1 5 (d) PC1 3 (d) + C1 2 (d); ∆H = +92,59 kJ.

Qanday o'zgartiriladi: a) harorat; b) bosim; c) muvozanatni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya yo'nalishiga o'tkazish uchun konsentratsiya - PCl 5 ning parchalanishi?

Yechim. Kimyoviy muvozanatning siljishi yoki siljishi - reaksiya sharoitlaridan birining o'zgarishi natijasida reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentratsiyasining o'zgarishi. Muvozanatning siljish yo‘nalishi Le Shatelye prinsipi bo‘yicha aniqlanadi: a) PC1 5 ning parchalanish reaksiyasi endotermik bo‘lgani uchun (∆N > 0), muvozanatni to‘g‘ridan-to‘g‘ri reaksiyaga siljitish uchun uni oshirish kerak. harorat: b) chunki bu tizimda PC1 5 ning parchalanishi hajmning oshishiga olib keladi (bir gaz molekulasidan ikkita gazsimon molekula hosil bo'ladi), keyin muvozanatni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaga o'tkazish uchun bosimni kamaytirish kerak; c) muvozanatni ko'rsatilgan yo'nalishda siljitishga PC1 5 kontsentratsiyasini oshirish orqali ham, PCl 3 yoki C1 2 kontsentratsiyasini kamaytirish orqali ham erishish mumkin.

Shunday qilib, haroratning oshishi muvozanatning jarayonlar yo'nalishi bo'yicha siljishiga olib keladi, ularning borishi issiqlikning yutilishi bilan birga keladi va haroratning pasayishi teskari yo'nalishda harakat qiladi. Xuddi shunday, bosimning oshishi muvozanatni hajmning pasayishi bilan birga bo'lgan jarayon yo'nalishiga siljitadi va bosimning pasayishi teskari yo'nalishda harakat qiladi. Masalan, 3N 2 +N 2 2H 3 N, H o = -46,2 kJ muvozanat tizimida haroratning oshishi H 3 N ning vodorod va azotga parchalanishini kuchaytiradi, chunki bu jarayon endotermikdir. Bosimning oshishi muvozanatni H 3 N hosil bo'lishiga olib keladi, chunki hajm kamayadi.

1-misol Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentrasiyalaridan reaksiyaning muvozanat konstantasini hisoblash.

Agar muvozanat konsentrasiyalari [A] = 0,3 mol l -1 bo'lsa, A + B 2C reaksiyaning muvozanat konstantasini hisoblang; [B] = 1,1 mol l -1; [C] = 2,1 mol l -1.

Yechim. Bu reaksiya uchun muvozanat konstantasining ifodasi: .

Bu erda masala shartida ko'rsatilgan muvozanat konsentrasiyalarini almashtiramiz: = 5,79.

2-misol. Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentrasiyalarini hisoblash. Reaksiya A + 2B C tenglamasiga muvofiq boradi.

Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentrasiyalarini aniqlang, agar A va B moddalarning dastlabki konsentrasiyalari mos ravishda 0,5 va 0,7 mol l -1, reaksiyaning muvozanat konstantasi esa K p = 50 bo‘lsa.

Reaktivlarning muvozanat konsentratsiyasi quyidagicha bo'ladi:

C A \u003d (0,5 x) mol l -1; C B \u003d (0,7-x) mol l -1; C C \u003d 2x mol l -1

x 1 \u003d 0,86; x 2 \u003d 0,44

Muammoning shartiga ko'ra, x 2 qiymati haqiqiydir. Demak, reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentrasiyalari:

C A \u003d 0,5 - 0,44 \u003d 0,06 mol l -1; C B \u003d 0,7 - 0,44 \u003d 0,26 mol l -1; C C \u003d 0,44 2 \u003d 0,88 mol l -1.

3-misol Reaksiyaning Gibbs energiyasi G o o zgarishini muvozanat konstantasi K p qiymati bo yicha aniqlash. Gibbs energiyasini hisoblang va muvozanat konstantasi Kp = 1,0685 10 -4 bo'lsa, 700K da CO + Cl 2 = COCl 2 reaktsiyasining imkoniyatini aniqlang. Barcha reaktivlarning parsial bosimi bir xil va 101325 Pa ga teng.

Yechim. G 700 = 2,303 RT.

Ushbu jarayon uchun:

Go beri< 0, то реакция СО + Cl 2 COCl 2 при 700 К возможна.

4-misol. Kimyoviy muvozanatning o'zgarishi. N 2 + 3H 2 2NH 3 tizimidagi muvozanat qaysi tomonga siljiydi - 22 kkal:

a) N 2 kontsentratsiyasining ortishi bilan;

b) H 2 kontsentratsiyasining ortishi bilan;

v) harorat ko'tarilganda;

d) bosim pasayganda?

Ammiak sintezi reaksiyasi ekzotermikdir. Haroratning oshishi muvozanatning chapga - ta'sirni zaiflashtiradigan endotermik reaktsiyaga qarab siljishiga olib keladi (c holat).

Bosimning pasayishi (d holati) tizim hajmining oshishiga olib keladigan reaktsiyaga yordam beradi, ya'ni. N 2 va H 2 hosil bo'lishiga qarab.

Yechim. Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentrasiyalarini belgilaymiz: = A, = b, = Bilan. Massalar ta'siri qonuniga ko'ra, hajm o'zgarishidan oldin to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi:

v pr \u003d Ka 2 b, v arr \u003d K 1 s 2

v" np = K(3a) 2 (3b) = 27 Ka 2 b; v o 6 p = K 1 (3c) 2 = 9K 1 c 2.

Shunday qilib, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi 27 marta, teskari esa atigi to'qqiz marta oshdi. Tizimning muvozanati SO 3 hosil bo'lishi tomon siljigan.

6-misol Agar reaksiyaning harorat koeffitsienti 2 bo'lsa, harorat 30 dan 70 0 C gacha ko'tarilganda gaz fazasida ketayotgan reaksiya tezligi necha marta oshishini hisoblang.

Yechim. Kimyoviy reaksiya tezligining haroratga bog'liqligi Vant-Xoff empirik qoidasi bilan quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:

Shuning uchun 70 ° C da reaksiya tezligi 30 ° C da reaktsiya tezligidan 16 marta katta.

7-misol Bir jinsli sistemaning muvozanat konstantasi

Yechim. Muvozanat holatida to‘g‘ri va teskari reaksiyalar tezligi teng bo‘ladi va bu tezliklar konstantalarining nisbati doimiy bo‘lib, berilgan sistemaning muvozanat konstantasi deyiladi:

V np= K 1[CO][H 2 O]; V o b p = TO 2 [CO 2 ][H 2 ];

[CO 2] P \u003d [H 2] p \u003d X;[CO] P = (3 -x); P =(2-x).

Muvozanat konstantasini bilib, qiymatni topamiz X, va keyin barcha moddalarning dastlabki kontsentratsiyasi:

; x 2 \u003d 6 - 2x - 3x + x 2; 5x \u003d 6, l \u003d 1,2 mol / l.

Shunday qilib, kerakli muvozanat konsentratsiyalari: [CO 2 ] P = 1,2 mol / l; [H 2] p = 1,2 mol/l; [CO] P = 3 - 1,2 = 1,8 mol/l; [H 2 O] P \u003d \u003d 2- 1,2 \u003d 0,8 mol / l.

8-misol Fosfor pentakloridining endotermik parchalanish reaktsiyasi tenglama bo'yicha boradi:

PC1 5 (d) PC1 3 (d) + C1 2 (d); H = + 92,59 kJ.

Qanday o'zgartiriladi: a) harorat; b) bosim; c) muvozanatni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaga o'tkazish uchun konsentratsiya - PCl 5 ning parchalanishi.

Yechim. Kimyoviy muvozanatning siljishi yoki siljishi - reaksiya sharoitlaridan birining o'zgarishi natijasida reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat konsentratsiyasining o'zgarishi.

Muvozanatning qaysi tomonga siljishi Le Shatelye printsipi bilan belgilanadi:

a) PC1 5 ning parchalanish reaksiyasi endotermik bo'lgani uchun (H > 0), muvozanatni to'g'ridan-to'g'ri reaksiyaga o'tkazish uchun haroratni oshirish kerak;

b) bu tizimda PC1 5 ning parchalanishi hajmning oshishiga olib kelganligi sababli (bir gaz molekulasidan ikkita gazsimon molekula hosil bo'ladi), keyin muvozanatni to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaga o'tkazish uchun bosimni kamaytirish kerak;

v) muvozanatni ko'rsatilgan yo'nalishda siljitishga PC1 5 kontsentratsiyasini oshirish orqali ham, PCl 3 yoki C1 2 kontsentratsiyasini kamaytirish orqali ham erishish mumkin.

Kimyoviy muvozanat o'ziga xosdir qaytariladigan reaktsiyalar va uchun xos emas qaytarilmas kimyoviy reaksiyalar.

Ko'pincha, kimyoviy jarayonni amalga oshirish jarayonida dastlabki reaktivlar to'liq reaktsiya mahsulotlariga o'tadi. Masalan:

Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Reaksiyani teskari yo'nalishda olib borish orqali metall misni olish mumkin emas, chunki. berilgan reaksiya qaytarilmasdir. Bunday jarayonlarda reaktivlar butunlay mahsulotlarga aylanadi, ya'ni. reaksiya yakuniga qadar davom etadi.

Ammo kimyoviy reaktsiyalarning aksariyati qaytariladigan, ya'ni. reaksiyaning to'g'ridan-to'g'ri va teskari yo'nalishdagi parallel oqimi ehtimol. Boshqacha qilib aytganda, reaktivlar faqat qisman mahsulotlarga aylanadi va reaksiya tizimi ham reaktivlardan, ham mahsulotlardan iborat bo'ladi. Bu holatda tizim davlatda kimyoviy muvozanat.

Qaytariladigan jarayonlarda dastlab to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya maksimal tezlikka ega bo'lib, u reagentlar miqdorining kamayishi tufayli asta-sekin kamayadi. Teskari reaktsiya, aksincha, dastlab minimal tezlikka ega bo'lib, mahsulotlar to'planishi bilan ortadi. Oxir-oqibat, har ikkala reaksiya tezligi teng bo'ladigan vaqt keladi - tizim muvozanat holatiga keladi. Muvozanat holatiga erishilganda, tarkibiy qismlarning konsentratsiyasi o'zgarishsiz qoladi, ammo kimyoviy reaktsiya to'xtamaydi. Bu. Bu dinamik (harakatlanuvchi) holat. Aniqlik uchun biz quyidagi rasmni taqdim etamiz:

Aytaylik, ba'zilari bor qaytariladigan kimyoviy reaktsiya:

a A + b B = c C + d D

keyin massalar harakat qonuniga asoslanib, uchun ifodalarni yozamiz Streyt y 1 va teskari y 2 reaktsiyalar:

y1 = k 1 [A] a [B] b

y2 = k 2 [C] c [D] d

Holatida kimyoviy muvozanat, to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi teng, ya'ni:

k 1 [A] a [B] b = k 2 [C] c [D] d

olamiz

TO= k1 / k 2 = [C] c [D] d ̸ [A] a [B] b

Qayerda K =k 1 / k 2 – muvozanat konstantasi.

Berilgan sharoitlarda har qanday qaytariladigan jarayon uchun k doimiy qiymatdir. Bu moddalarning konsentratsiyasiga bog'liq emas, chunki moddalardan birining miqdori o'zgarganda, boshqa komponentlarning miqdori ham o'zgaradi.

Kimyoviy jarayonning borishi shartlari o'zgarganda, muvozanatning siljishi mumkin.

Muvozanatning o'zgarishiga ta'sir qiluvchi omillar:

reaktivlar yoki mahsulotlar kontsentratsiyasining o'zgarishi,
bosim o'zgarishi,
harorat o'zgarishi,
reaksiya muhitiga katalizatorni kiritish.

Le Chatelier printsipi

Yuqoridagi barcha omillar kimyoviy muvozanatning siljishiga ta'sir qiladi, bu esa bo'ysunadi Le Chatelier printsipi: agar siz tizim muvozanatda bo'lgan shartlardan birini - konsentratsiyani, bosimni yoki haroratni o'zgartirsangiz, u holda muvozanat bu o'zgarishga qarshi turadigan reaktsiya yo'nalishi bo'yicha siljiydi. Bular. muvozanat yo'nalishda siljishga moyil bo'lib, muvozanat holatining buzilishiga olib kelgan ta'sir ta'sirining pasayishiga olib keladi.

Shunday qilib, biz ularning har bir omilining muvozanat holatiga ta'sirini alohida ko'rib chiqamiz.

Ta'sir qilish reaktiv yoki mahsulot kontsentratsiyasining o'zgarishi misol orqali ko'rsatamiz Xabar jarayoni:

N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)

Agar, masalan, N 2 (g), H 2 (g) va NH 3 (g) dan tashkil topgan muvozanat tizimiga azot qo'shilsa, u holda muvozanat miqdori kamayishiga yordam beradigan tomonga siljishi kerak. vodorod asl qiymatiga qarab, o'shalar. qo'shimcha miqdorda ammiak hosil bo'lish yo'nalishi bo'yicha (o'ngda). Shu bilan birga, vodorod miqdorining pasayishi ham sodir bo'ladi. Tizimga vodorod qo'shilsa, muvozanat ham ammiakning yangi miqdori hosil bo'lishi tomon siljiydi (o'ngga). Muvozanat tizimiga ammiakning kiritilishi esa Le Chatelier printsipi , muvozanatning boshlang'ich moddalar hosil bo'lishi uchun qulay bo'lgan jarayonga (chapga) siljishiga olib keladi, ya'ni. ammiak konsentratsiyasini uning bir qismini azot va vodorodga parchalash orqali kamaytirish kerak.

Komponentlardan birining kontsentratsiyasining pasayishi tizimning muvozanat holatini ushbu komponentning shakllanishi tomon siljitadi.

Ta'sir qilish bosim o'zgarishi gazsimon komponentlar o'rganilayotgan jarayonda ishtirok etsa va bu holda molekulalarning umumiy sonida o'zgarish bo'lsa, mantiqan to'g'ri keladi. Agar tizimdagi molekulalarning umumiy soni qolsa doimiy, keyin bosimning o'zgarishi ta'sir qilmaydi uning balansida, masalan:

I 2 (g) + H 2 (g) \u003d 2HI (g)

Agar muvozanat tizimining umumiy bosimi uning hajmini kamaytirish orqali oshirilsa, u holda muvozanat hajmning kamayishi tomonga siljiydi. Bular. sonining kamayishi tomon gaz tizimda. Reaksiyada:

N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)

4 ta gaz molekulasidan (1 N 2 (g) va 3 H 2 (g)) 2 gaz molekulasi hosil bo'ladi (2 NH 3 (g)), ya'ni. tizimdagi bosim pasayadi. Natijada, bosimning oshishi qo'shimcha miqdorda ammiak hosil bo'lishiga yordam beradi, ya'ni. muvozanat uning hosil bo'lish yo'nalishi bo'yicha (o'ngga) siljiydi.

Agar tizimning harorati doimiy bo'lsa, u holda tizimning umumiy bosimining o'zgarishi muvozanat konstantasining o'zgarishiga olib kelmaydi. TO.

Harorat o'zgarishi sistema nafaqat uning muvozanatining siljishiga, balki muvozanat konstantasiga ham ta'sir qiladi TO. Agar muvozanat tizimiga doimiy bosimda qo'shimcha issiqlik berilsa, u holda muvozanat issiqlikni yutish yo'nalishi bo'yicha siljiydi. Ko'rib chiqing:

N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g) + 22 kkal

Ko'rib turganingizdek, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya issiqlikning chiqishi bilan, teskari reaktsiya esa yutilish bilan davom etadi. Haroratning oshishi bilan bu reaktsiyaning muvozanati ammiakning parchalanish reaktsiyasiga (chapga) siljiydi, chunki bu va tashqi ta'sirni zaiflashtiradi - haroratning ko'tarilishi. Aksincha, sovutish muvozanatning ammiak sintezi yo'nalishiga (o'ngga) siljishiga olib keladi, chunki reaksiya ekzotermik va sovutishga qarshilik ko'rsatadi.

Shunday qilib, haroratning oshishi o'zgarishni qo'llab-quvvatlaydi kimyoviy muvozanat endotermik reaksiya yo'nalishida, harorat tushishi esa ekzotermik jarayon yo'nalishida . Muvozanat konstantalari haroratning oshishi bilan barcha ekzotermik jarayonlarning pasayishi va endotermik jarayonlarning ko'payishi.

Qaytariladigan reaksiya uchun muvozanat holati cheksiz uzoq vaqt davom etishi mumkin (tashqi aralashuvsiz). Ammo bunday tizimga tashqi ta'sir (oxirgi yoki boshlang'ich moddalarning harorati, bosimi yoki konsentratsiyasini o'zgartirish uchun) qo'llanilsa, u holda muvozanat holati buziladi. Reaksiyalardan birining tezligi ikkinchisining tezligidan kattaroq bo'ladi. Vaqt o'tishi bilan tizim yana muvozanat holatini oladi, ammo boshlang'ich va yakuniy moddalarning yangi muvozanat konsentratsiyasi dastlabkilaridan farq qiladi. Bunday holda, kimyoviy muvozanatning u yoki bu yo'nalishda siljishi haqida gapiradi.

Agar tashqi ta'sir natijasida to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligidan katta bo'lsa, bu kimyoviy muvozanat o'ngga siljiganligini anglatadi. Agar aksincha, teskari reaktsiya tezligi kattaroq bo'lsa, bu kimyoviy muvozanat chapga siljiganligini anglatadi.

Muvozanat o'ngga siljiganda, boshlang'ich moddalarning muvozanat konsentrasiyalari kamayadi va yakuniy moddalarning muvozanat konsentrasiyalari dastlabki muvozanat konsentrasiyalariga nisbatan ortadi. Shunga ko'ra, reaksiya mahsulotlarining unumi ham ortadi.

Kimyoviy muvozanatning chapga siljishi boshlang'ich moddalarning muvozanat konsentratsiyasining oshishiga va yakuniy mahsulotlarning muvozanat konsentratsiyasining pasayishiga olib keladi, bu holda unumi kamayadi.

Kimyoviy muvozanatning siljish yo'nalishi Le Shatelier printsipi yordamida aniqlanadi: "Agar kimyoviy muvozanat holatida bo'lgan tizimga tashqi ta'sir ko'rsatilsa (reaksiyada ishtirok etuvchi bir yoki bir nechta moddalarning harorati, bosimi, kontsentratsiyasi o'zgartiriladi). ), keyin bu o'sha reaktsiya tezligining oshishiga olib keladi, uning borishi ta'sirni qoplaydi (kamaytiradi).

Masalan, boshlang'ich moddalar konsentratsiyasining ortishi bilan to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi oshadi va muvozanat o'ngga siljiydi. Boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasining pasayishi bilan, aksincha, teskari reaktsiya tezligi oshadi va kimyoviy muvozanat chapga siljiydi.

Haroratning oshishi bilan (ya'ni, tizim qizdirilganda) muvozanat endotermik reaktsiyaning paydo bo'lishiga qarab siljiydi va u pasayganda (ya'ni, tizim sovutilganda) ekzotermik reaktsiyaning paydo bo'lishi tomon siljiydi. (Agar to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya ekzotermik bo'lsa, teskari reaktsiya majburiy ravishda endotermik bo'ladi va aksincha).

Shuni ta'kidlash kerakki, haroratning oshishi, qoida tariqasida, to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligini oshiradi, ammo endotermik reaktsiya tezligi ekzotermik reaktsiya tezligidan ko'proq darajada oshadi. Shunga ko'ra, tizim sovutilganda, to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi pasayadi, lekin bir xil darajada emas: ekzotermik reaktsiya uchun u endotermik reaktsiyaga qaraganda ancha past.

Bosimning o'zgarishi kimyoviy muvozanatning o'zgarishiga faqat ikkita shart bajarilgan taqdirdagina ta'sir qiladi:

reaktsiyada ishtirok etuvchi moddalardan kamida bittasi gazsimon holatda bo'lishi kerak, masalan:

CaCO 3 (t) CaO (t) + CO 2 (g) - bosimning o'zgarishi muvozanatning siljishiga ta'sir qiladi.

CH 3 COOH (l.) + C 2 H 5 OH (l.) CH 3 COOS 2 H 5 (l.) + H 2 O (l.) - bosimning o'zgarishi kimyoviy muvozanatning siljishiga ta'sir qilmaydi, chunki boshlang'ich yoki oxirgi moddalarning hech biri gazsimon holatda emas;

agar bir nechta moddalar gazsimon holatda bo'lsa, bunday reaktsiya uchun tenglamaning chap tomonidagi gaz molekulalari soni tenglamaning o'ng tomonidagi gaz molekulalari soniga teng bo'lmasligi kerak, masalan:

2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) - bosim o'zgarishi muvozanat siljishiga ta'sir qiladi

I 2 (g) + N 2 (g) 2NI (g) - bosim o'zgarishi muvozanat siljishiga ta'sir qilmaydi

Bu ikki shart bajarilganda bosimning oshishi muvozanatning reaksiya tomon siljishiga olib keladi, bu jarayon tizimdagi gaz molekulalari sonini kamaytiradi. Bizning misolimizda (SO 2 ning katalitik yonishi), bu to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya bo'ladi.

Bosimning pasayishi, aksincha, muvozanatni ko'proq gaz molekulalarining hosil bo'lishi bilan davom etadigan reaktsiya yo'nalishiga o'zgartiradi. Bizning misolimizda bu teskari reaktsiya bo'ladi.

Bosimning oshishi tizim hajmining pasayishiga va shuning uchun gazsimon moddalarning molyar kontsentratsiyasining oshishiga olib keladi. Natijada, oldinga va teskari reaktsiyalar tezligi oshadi, lekin bir xil darajada emas. Xuddi shu tarzda bir xil bosimni pasaytirish to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligini pasayishiga olib keladi. Ammo shu bilan birga, muvozanat siljiydigan reaktsiya tezligi kamroq darajada kamayadi.

Katalizator muvozanat siljishiga ta'sir qilmaydi, chunki u oldinga va teskari reaktsiyalarni teng darajada tezlashtiradi (yoki sekinlashtiradi). Uning mavjudligida kimyoviy muvozanat tezroq (yoki sekinroq) o'rnatiladi.

Agar tizimga bir vaqtning o'zida bir nechta omillar ta'sir qilsa, ularning har biri boshqalardan mustaqil ravishda harakat qiladi. Masalan, ammiak sintezida

N 2 (gaz) + 3H 2 (gaz) 2NH 3 (gaz)

reaksiya qizdirish va katalizator ishtirokida uning tezligini oshirish uchun olib boriladi.Ammo shu bilan birga harorat ta'siri reaksiya muvozanatining chapga, teskari endotermik reaksiya tomon siljishiga olib keladi. Bu NH 3 chiqishining pasayishiga olib keladi. Haroratning bu kiruvchi ta'sirini qoplash va ammiak unumini oshirish uchun bir vaqtning o'zida tizimda bosim ko'tariladi, bu reaktsiya muvozanatini o'ngga siljitadi, ya'ni. kamroq miqdordagi gaz molekulalarining shakllanishiga.

Shu bilan birga, reaksiya uchun eng maqbul sharoitlar (harorat, bosim) empirik tarzda tanlanadi, bunda u etarlicha yuqori tezlikda davom etadi va yakuniy mahsulotning iqtisodiy jihatdan foydali hosilini beradi.

Le Shatelier printsipi xuddi shunday tarzda kimyo sanoatida xalq xo'jaligi uchun katta ahamiyatga ega bo'lgan ko'p miqdordagi turli xil moddalarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

Le Chatelier printsipi nafaqat qaytariladigan kimyoviy reaktsiyalarga, balki boshqa turli xil muvozanat jarayonlariga ham tegishli: fizik, fizik-kimyoviy, biologik.

Voyaga etgan odamning tanasi ko'plab parametrlarning, shu jumladan turli xil biokimyoviy ko'rsatkichlarning, shu jumladan biologik faol moddalar kontsentratsiyasining nisbiy barqarorligi bilan tavsiflanadi. Biroq, bunday holatni muvozanat deb atash mumkin emas, chunki ochiq tizimlarga taalluqli emas.

Inson tanasi, har qanday tirik tizim kabi, atrof-muhit bilan doimo turli xil moddalarni almashtiradi: u oziq-ovqat iste'mol qiladi va ularning oksidlanish va parchalanish mahsulotlarini chiqaradi. Shuning uchun tana xarakterlanadi barqaror holat, atrof-muhit bilan materiya va energiya almashinuvining doimiy tezligida uning parametrlarining doimiyligi sifatida aniqlanadi. Birinchi yaqinlashishda statsionar holatni gevşeme jarayonlari bilan o'zaro bog'langan bir qator muvozanat holatlari sifatida ko'rib chiqish mumkin. Muvozanat holatida reaksiyada ishtirok etuvchi moddalarning konsentratsiyasi dastlabki mahsulotlarni tashqaridan to'ldirish va yakuniy mahsulotlarni tashqariga chiqarish orqali saqlanadi. Tanadagi ularning tarkibini o'zgartirish, yopiq tizimlardan farqli o'laroq, yangi termodinamik muvozanatga olib kelmaydi. Tizim asl holatiga qaytadi. Shunday qilib, tananing ichki muhiti tarkibi va xususiyatlarining nisbiy dinamik doimiyligi saqlanib qoladi, bu uning fiziologik funktsiyalarining barqarorligini belgilaydi. Tirik tizimning bu xususiyati boshqacha nomlanadi gomeostaz.

Turg'un holatdagi organizmning hayoti davomida, yopiq muvozanat tizimidan farqli o'laroq, entropiyaning ortishi kuzatiladi. Biroq, shu bilan birga, bir vaqtning o'zida teskari jarayon davom etadi - atrof-muhitdan past entropiya qiymatiga ega bo'lgan ozuqa moddalarini (masalan, yuqori molekulyar birikmalar - oqsillar, polisakkaridlar, uglevodlar va boshqalar) iste'mol qilish natijasida entropiyaning pasayishi. parchalanish mahsulotlarini atrof-muhitga chiqarish. I.R.Prigojinning pozitsiyasiga ko'ra, statsionar holatdagi organizm uchun entropiyaning umumiy ishlab chiqarilishi minimal darajaga intiladi.

Muvozanatsiz termodinamikaning rivojlanishiga katta hissa qo'shgan I. R. Prigoji, 1977 yilda Nobel mukofoti sovrindori, u “har qanday muvozanatsiz tizimda muvozanatda bo'lgan mahalliy hududlar mavjud. Klassik termodinamikada muvozanat butun sistemaga, nomuvozanatda esa faqat uning alohida qismlariga taalluqlidir.

Bunday tizimlarda entropiya embriogenez davrida, regeneratsiya jarayonlarida va malign neoplazmalarning o'sishida kuchayishi aniqlandi.