Влияние температуры на смещение химического равновесия

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 5

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Химическое равновесие при заданных р,Т,с _i = const есть динамическое равновесие. Изменение условий проведения реакции влечет за собой изменение функции Гиббса и, соответственно, смещение химического равновесия до нового устойчивого состояния, которому будет соответствовать DG = 0.

Для термохимического уравнения

n_АА + n_ВВ ⇄ n_СС + n_DD; ,

будем считать в первом приближении, что и не зависят от температуры. Они сохраняют свои постоянные значения не только при 298 К, но и при любой другой температуре Т. Тогда = – Т × .

Вспомним, что для индивидуального вещества справедливо уравнение

.

Для химической реакции оно имеет вид

.

Следовательно,

= + Т .

При р = const функция Гиббса зависит только от температуры:

- T × d + ×dT= ×dT

При умножении левой и правой частей на 1/Т² получим:

или

.

Так как (см. уравнение 4.54),

. (4.55)

Уравнение (4.55) выражает зависимость константы химического равновесия от температуры и носит название уравнения изобары химической реакции.

Неопределенное интегрирование уравнения (4.55) приводит к выражению (4.56)

const. (4.56)

Графическая зависимость lnK_p от 1/Т представлена на рис. 47. Графическое и аналитическое выражения зависимости константы равновесия от температуры свидетельствуют о смещении равновесия при повышении температуры реагирующих веществ в направлении понижения температуры, т.е. в направлении эндотермической реакции.

Рис. 47. Зависимость константы равновесия химической реакции от температуры (1/Т уменьшается): 1) (D_r Н⁰₂₉₈ > 0) – эндотермическая реакция. Константа равновесия возрастает с ростом температуры; 2) (D_r Н⁰₂₉₈< 0) – экзотермическая реакция. Константа равновесия уменьшается с ростом температуры

Влияние концентрации участников реакции на смещение химического равновесия

Модель смещения химического равновесия А ⇄ В

напоминает механическую модель смещения равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах (рис. 48).

Рис. 48. Механическая модель равновесия: а - равновесное состояние; б - нарушение равновесного состояния, в левое (или правое) колено добавлена жидкость; система стремится ослабить внешнее воздействие, оно указано стрелками; в - новое равновесное состояние: система уменьшила внешнее воздействие

Процесс изменения концентраций, вызванный нарушением равновесия, называется сдвигом или смещением равновесия. Равновесие смещается вправо, так как добавленные в избытке исходные вещества реагируют между собой и дают дополнительное количество продукта реакции. В этом случае концентрации исходных веществ в левой части уравнения возросли подобно тому, как увеличился столб жидкости в левом (или правом) колене сообщающихся сосудов (рис. 48).