Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

14.8: Принцип Ле Шателье: изменение концентрации
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Le Chatelier's Principle: Changing Concentration
 
ТРАНСКРИПТ

14.8: Принцип Ле Шателье: изменение концентрации

Система, которая находится в равновесии, находится в состоянии динамического баланса, при этом реакции переднего и заднего хода происходят с одинаковой скоростью. Если система равновесия подвержена изменению условий, которые влияют на эти скорости реакции по-разному (напряжение), то скорости больше не равны, и система не находится в равновесии. В дальнейшем система испытает чистую реакцию в направлении большей скорости (сдвига), которая восстановит равновесие. Это явление обобщается принципом Ле Шательера: Если система равновесия будет напряженной, система испытает сдвиг в ответ на стресс, который восстанавливает равновесие.

На скорости реакции влияют в первую очередь концентрации, как описано в законе о скорости реакции, и температура, как описано в уравнении Аррениуса. Следовательно, изменения концентрации и температуры являются двумя напряжениями, которые могут сместить равновесие.

Влияние изменения концентрации

Если система равновесия подвержена изменению концентрации реагент или видов продукции, скорость реакции движения вперед или назад изменится. В качестве примера рассмотрим реакцию равновесия:

Eq1

Когда эта система находится в равновесии, скорость реакции переднего и заднего хода равна.

Eq2

Если система напряруется добавлением реагент, N2 или O2, то результирующее увеличение концентрации вызывает увеличение скорости реакции переднего хода, превышающее скорость обратной реакции:

Eq3

Система испытает временную чистую реакцию в прямом направлении для восстановления равновесия (равновесие сдвинется вправо). Такое же изменение произойдет, если какой-либо продукт НЕ будет удален из системы, что приведет к снижению скорости обратной реакции, что снова приведет к такому же дисбалансу в ставках.

Эта же логика может использоваться для объяснения смещения влево, которое происходит либо от удаления реагент, либо от добавления продукта в систему равновесия. Оба этих напряжения приводят к увеличению скорости обратной реакции

Eq4

и временная чистая реакция в обратном направлении для восстановления равновесия.

В качестве альтернативы этой кинетической интерпретации эффект изменений концентрации на равновесии можно рационализировать с точки зрения реактивных соотношений. Когда система находится в равновесии,

Eq5

Если добавляется реагент (увеличивающий знаменатель коэффициента реакции) или удаляется продукт (уменьшающий числитель), то QC < Kc и равновесие смещается вправо. Обратите внимание, что три различных способа индуцирования этого напряжения приводят к трем различным изменениям состава равновесной смеси. При добавлении N2 правый сдвиг будет потреблять O2 и не производить его, так как равновесие будет восстановлено, давая смесь с большей концентрацией N2 и NO и меньшей концентрацией O2, чем было ранее. При добавлении O2 новая равновесная смесь будет иметь большую концентрацию O2, а ТАКЖЕ МЕНЬШУЮ концентрацию N2. И, наконец, если НЕТ, новая равновесная смесь будет иметь более высокие концентрации N2 и O2 и меньшую концентрацию NO несмотря на эти различия в составе, значение константы равновесия будет таким же после напряжения, как и раньше (в соответствии с законом о массовых действиях). Такая же логика может применяться для напряжений, связанных с удалением реагенты или добавлением продукта, в этом случае QC > Kc и равновесие будет смещаться влево.

Этот текст был адаптирован к Openstax, Химия 2е изд., Раздел 13.3 Сдвиг равновесия: Принцип Ле-Шателье.

Tags

Le Chatelier's Principle Dynamic Equilibrium Forward Reaction Reverse Reaction Concentrations Of Reactants And Products Equilibrium Disturbance Stresses On The System Change In Concentration Change In Volume Or Pressure Change In Temperature Equilibrium Position Shift Minimize Stress Restore Equilibrium Response To Changes In Concentration Water Tanks A And B Water Level Offset Stress Reaction Quotient Equilibrium Constant

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter