ตามการจำแนกประเภทหนึ่งที่ใช้อธิบายกระบวนการทางเคมี ปฏิกิริยาที่ตรงกันข้ามมีสองประเภท - ย้อนกลับได้และ
กลับไม่ได้. ปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้ไม่สิ้นสุด กล่าวคือ ไม่มีสารใดที่เข้าสู่ร่างกายจนหมดและไม่เปลี่ยนความเข้มข้น กระบวนการดังกล่าวจบลงด้วยการสร้างสมดุลหรือสมดุลเคมี ซึ่งแสดงโดย ⇌ แต่ปฏิกิริยาทางตรงและทางย้อนกลับจะดำเนินต่อไปเรื่อยๆ โดยไม่หยุด ดังนั้นสมดุลจึงเรียกว่าไดนามิกหรือเคลื่อนที่ การเริ่มต้นของสมดุลเคมีบ่งชี้ว่าปฏิกิริยาไปข้างหน้าเกิดขึ้นในอัตราเดียวกัน (V1) กับการย้อนกลับ (V2), V1 \u003d V2 หากความดันและอุณหภูมิคงที่ ความสมดุลในระบบนี้จะคงอยู่ตลอดไป
ในเชิงปริมาณ สมดุลเคมีอธิบายโดยค่าคงที่สมดุล ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของค่าคงที่ของปฏิกิริยาทางตรง (K1) และปฏิกิริยาย้อนกลับ (K2) สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร: K=K1/K2 ตัวบ่งชี้ของค่าคงที่สมดุลจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสารตั้งต้นและอุณหภูมิ
การเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีเกิดขึ้นตามหลักการของ Le Chatelier ซึ่งฟังดูเหมือน: "ถ้าปัจจัยภายนอกกระทำต่อระบบที่อยู่ในสมดุล ความสมดุลจะถูกรบกวนและเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับ การเปลี่ยนแปลงนี้"
ลองพิจารณาสมดุลทางเคมีและเงื่อนไขของการเปลี่ยนแปลงโดยใช้ตัวอย่างการก่อตัวของโมเลกุลแอมโมเนีย: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
เมื่อพิจารณาสมการของปฏิกิริยานี้ เราสร้าง:
- ปฏิกิริยาโดยตรงเป็นปฏิกิริยาผสมเพราะ จาก 2 สารง่าย ๆ 1 คอมเพล็กซ์ (แอมโมเนีย) จะเกิดขึ้นและย้อนกลับ - การสลายตัว
- ปฏิกิริยาโดยตรงเกิดขึ้นกับการก่อตัวของความร้อน ดังนั้นจึงเป็นแบบคายความร้อน ดังนั้น ปฏิกิริยาย้อนกลับคือดูดความร้อนและดำเนินการดูดซับความร้อน
ลองพิจารณาสมการนี้ภายใต้เงื่อนไขของการแก้ไขพารามิเตอร์บางตัว:
- เปลี่ยนสมาธิ. หากเราเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น - ไนโตรเจนและไฮโดรเจน - และลดปริมาณแอมโมเนีย สมดุลจะเปลี่ยนไปทางขวาเพื่อสร้าง NH3 หากต้องการเลื่อนไปทางซ้าย ให้เพิ่มความเข้มข้นของแอมโมเนีย
-
อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะทำให้สมดุลเคลื่อนไปสู่ปฏิกิริยาที่ความร้อนถูกดูดซับ และเมื่อลดต่ำลง ก็จะปล่อยพลังงานออกมา ดังนั้น หากอุณหภูมิเพิ่มขึ้นระหว่างการสังเคราะห์แอมโมเนีย สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ผลิตภัณฑ์เริ่มต้น กล่าวคือ ทางซ้ายและอุณหภูมิลดลง - ทางขวา ไปทางผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา
-
ถ้าคุณเพิ่มขึ้นความดัน จากนั้นดุลยภาพจะเคลื่อนไปทางด้านที่ปริมาณของก๊าซมีน้อย และเมื่อความดันลดลง - ไปทางด้านที่ปริมาณก๊าซเพิ่มขึ้น ในการสังเคราะห์ NH3 จาก 4 โมลของ N2 และ 3H2 จะได้รับ 2 NH3 ดังนั้นหากความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเคลื่อนไปทางขวาเพื่อสร้าง NH3 หากความดันลดลง สมดุลจะเคลื่อนเข้าหาผลิตภัณฑ์เดิม
สมดุลเคมีและเงื่อนไขการกระจัด
สรุปได้ว่าสมดุลเคมีสามารถถูกรบกวนโดยการเพิ่มขึ้นหรือลดลง:
- อุณหภูมิ;
- กดดัน;
- ความเข้มข้นของสาร
เมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าสู่ปฏิกิริยาใดๆ ความสมดุลจะไม่เปลี่ยนแปลง กล่าวคือ สมดุลเคมีไม่ถูกรบกวน