Химическое равновесие Химическое равновесиеСтраница 7
Для изучения химических равновесий применяется ряд различных методов. Одним из наиболее общих является “замораживание” равновесий. Метод основан на том, что при достаточно низких температурах скорость реакций падает практически до нуля. Если, например, в тугоплавкой металлической трубке поместить смесь водорода с кислородом и выдержать её некоторое время при 2500 °С, то установится соответствующее этой температуре равновесие между исходными газами и водяным паром. При очень быстром охлаждении трубки равновесие не успевает сместиться, а в дальнейшем оно не смещается из-за крайне малой скорости реакции при низких температурах. Благодаря этому анализ содержимого трубки даст результаты, соответствующие положению равновесия при 2500 °С. Для контроля опыт повторяют, достигая равновесия с другой стороны — в нашем примере вводя первоначально в трубку не смесь водорода с кислородом, а воду. Результаты обоих опытов должны совпасть, так как одно и то же положение равновесия одинаково достижимо с обеих сторон.
Пользуясь выведенными выше выражениями для скоростей прямой и обратной реакций, можно подойти к важному понятию о константе равновесия. Так, при равновесии u1 = u2, откуда имеем
k1[H2]2[O2] = k2[H2O]2.
Для разъединения концентраций и констант скоростей делим обе части равенства на k2[H2]2[O2] и получаем:
k1/k2 = [H2O]2/[H2]2[O2].
Но частное от деления двух постоянных (при данных внешних условиях) величин — k1 и k2 — есть также величина постоянная. Она называется константой равновесия и обозначается буквой К. Таким образом:
[H2O]2/ [H2]2[O2] = К
Из изложенного вытекает практическое правило для составления выражений констант равновесия: в числителе дроби пишется произведение концентраций веществ правой части уравнения реакции, в знаменателе — левой части (или наоборот). При этом концентрация каждого вещества вводится в степени, равной числу его частиц, входящих в уравнение реакции. Числовое значение константы характеризует положение равновесия при данной температуре и не меняется с изменением концентраций реагирующих веществ.
В качестве простейшего примера экспериментального определения константы равновесия могут быть приведены полученные при 445 °С данные для реакции:
H2 + I2 Û 2 HI
При подходе с обеих сторон в рассматриваемой системе приблизительно через 2 ч достигается одно и то же равновесное состояние (78 % HI, 11 % H2 и 11 % паров I2 по объёму). Найденные на опыте значения равновесных концентраций (в моль/л) при различных неэквивалентных соотношениях реагирующих веществ и вычисленные из них величины константы равновесия сопоставлены ниже:
ДИОНИСИЙ Трипполийский (ум . 303), имя каждого из двух христианских мучеников, пострадавших в Кесарии Палестинской в гонение императора Диоклетиана. Память в Православной церкви 15 (28) марта.
ШНУР электрический , два или более многожильных гибких изолированных провода, скрученных или соединенных общей изоляцией. Шнур применяют для подключения к сети маломощных приемников электроэнергии и устройства электропроводки в помещениях.
ИЗОТОПИЧЕСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ , независимость сильного взаимодействия от электрического заряда частиц внутри одного изотопического мультиплета. Пример: зарядовая независимость ядерных сил.