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.

Температурные условия проведения процессов
экзотермических	эндотермических
Примеры
получение аммиака 3Н2 + N2 ® 2NH3 + Q реакции полимеризации С2Н4 ® (С2Н4)n + Q	реакции дегидрирования С2Н6 ® С2Н4 + Н2 – Q реакции разложения СаСО3 ® СаО + СО2
Условия проведения процессов
Для увеличения выхода конечных веществ (продуктов реакции) необходима система охлаждения (понижение температуры). Пожарную опасность представляют ситуации с нарушением системы охлаждения (перегрев), пожароопасными являются и некоторые хладоагенты.	Для увеличения выхода конечных веществ (продуктов реакции) необходим постоянный нагрев реакционной смеси (в некоторых случаях огневой обогрев). Пожарную опасность представляют постоянно действующие источники тепла.