Химического равновесия. Принцип Ле Шателье

Внешнее воздействие на систему приводит к смещению равновесия, т.е. изменению равновесных концентраций исходных веществ и продуктов реакции. Общий принцип смещения химического равновесия сформулировал Ле Шателье.

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, равновесие сместится в направлении, ослабляющем это воздействие.

Влияние концентраций компонентов

Проиллюстрируем действие принципа Ле Шателье на примере реакции

CH_4(г) + 2H₂O_(г) CO_2(г) + 4H_2(г), DH>0.

Если в систему добавить метан CH₄ или пары воды, т.е. увеличить их концентрацию, это приведет к смещению равновесия в сторону прямой реакции, в результате чего будут увеличиваться концентрации CO₂ и H₂. Если в систему ввести дополнительное количество диоксида углерода, то в соответствии с принципом Ле Шателье равновесие сместится в сторону обратной реакции, в результате концентрации метана и паров воды увеличатся, концентрация водорода уменьшится.

Увеличение концентрации исходных веществ приводит к смещению равновесия в сторону прямой реакции, уменьшение – в сторону обратной реакции. Увеличение концентрации продуктов реакции приводит к смещению равновесия в сторону обратной реакции, уменьшение – в сторону прямой реакции.

Влияние давления

Изменение общего давления оказывает влияние на равновесие только тех реакций, в результате которых меняется количество газообразных веществ.

Увеличение давления приводит к смещению равновесия в сторону реакции, идущей с образованием меньшего количества газообразных веществ, т.е. в сторону уменьшения давления; понижение давления – к смещению равновесия в сторону реакции, идущей с образованием большего количества газообразных веществ.

В рассматриваемой системе увеличение давления вызывает смещение равновесия в сторону обратной реакции, уменьшение давления – в сторону прямой реакции (слева , справа ).

Влияние температуры

Согласно принципу Ле Шателье, при нагревании равновесие должно смещаться в сторону реакций, идущих с поглощением теплоты, при охлаждении – в сторону реакций, идущих с выделением теплоты. В рассматриваемой системе нагревание приведет к смещению равновесия в сторону прямой реакции (эндотермической), охлаждение – в сторону обратной реакции (экзотермической).

При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (∆H>0), при понижении температуры – в сторону экзотермической реакции (∆H<0).

Влияние катализаторов

Присутствие катализаторов не смещает химическое равновесие. т. е. не позволяет увеличить глубину прохождения реакции и получить больше продукта. Катализаторы увеличивают скорость достижения равновесия.