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14.10: 莱查特利耶原理:温度变化
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莱查特利耶原理:温度变化
 
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14.10: 莱查特利耶原理:温度变化

根据大规模行动的规律,浓度变化所强调的平衡将转向重建平衡,而平衡常数 K的价值没有任何变化。然而,当平衡随着温度变化而变化时,它以不同的相对成分重新建立,对平衡常数表现出不同的值。

要了解这一现象,请考虑基本反应:

 Eq1

由于这是一个基本反应,因此前进和反向的速率定律可能直接来自平衡方程的测序:

 Eq2

当系统处于平衡状态时,

 Eq3

取代利率法到这种平等和重新排列给

 Eq4

平衡常数可以表示为前向和反向反应的速率常数的数学函数。由于速率常数随 Arhenius 方程所述的温度而变化,因此平衡常数也会随温度而变化(假设速率常数受到温度变化的不同程度影响)。对于涉及多步反应机制的更复杂的反应,平衡常数和机制中步骤的速率常数之间存在类似但更复杂的数学关系。无论反应有多复杂,其平衡恒定的温度依赖性仍然存在。

预测平衡在响应温度变化时将经历的转变,最方便的是考虑反应的内在变化。例如,哈伯过程形成氨是一种排热(热生产)过程:

 Eq5

为了应用勒查特利尔的原则,热 ,q,可以被视为一种产品:

 Eq6

提高系统的温度类似于增加产品的数量,因此平衡会向左移动。降低系统温度同样会导致平衡向右移动。对于内热过程,热被视为反应的反应,因此观察到相反的温度依赖性。

本文改编自《开放》,《化学2e》,第13.3节《改变均衡:勒·埃利尔原理》。

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