Según una de las clasificaciones utilizadas para describir los procesos químicos, existen dos tipos de reacciones opuestas: reversibles y
irreversibles. Una reacción reversible no se completa, es decir, ninguna de las sustancias que ingresan se consume por completo y no cambia la concentración. Tal proceso termina con el establecimiento de un balance o equilibrio químico, que se denota por ⇌. Pero las reacciones directa e inversa siguen y siguen, sin detenerse, por lo que el equilibrio se llama dinámico o móvil. El inicio del equilibrio químico indica que la reacción directa ocurre a la misma velocidad (V1) que la inversa (V2), V1 \u003d V2. Si la presión y la temperatura son constantes, entonces el equilibrio en este sistema puede durar indefinidamente.
Cuantitativamente, el equilibrio químico se describe mediante la constante de equilibrio, que es igual a la relación de las constantes de las reacciones directa (K1) e inversa (K2). Se puede calcular mediante la fórmula: K=K1/K2. Los indicadores de la constante de equilibrio dependerán de la composición de los reactivos ytemperatura.
El cambio del equilibrio químico ocurre de acuerdo con el principio de Le Chatelier, que suena así: "Si los factores externos actúan sobre un sistema que está en equilibrio, entonces el equilibrio se alterará y se desplazará en la dirección opuesta a este cambio."
Consideremos el equilibrio químico y las condiciones para su cambio usando el ejemplo de la formación de una molécula de amoníaco: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q.
Considerando la ecuación de esta reacción, establecemos:
- la reacción directa es una reacción compuesta, porque a partir de 2 sustancias simples se forma 1 complejo (amoníaco) y al revés - descomposición;
- la reacción directa procede con la formación de calor, por lo tanto es exotérmica, por lo tanto, la inversa es endotérmica y procede con la absorción de calor.
Ahora considere esta ecuación bajo la condición de modificar ciertos parámetros:
- Cambio en la concentración. Si aumentamos la concentración de las sustancias iniciales (nitrógeno e hidrógeno) y reducimos la cantidad de amoníaco, el equilibrio se desplazará hacia la derecha para formar NH3. Si necesita moverlo hacia la izquierda, aumente la concentración de amoníaco.
- Un aumento en la temperatura moverá el equilibrio hacia una reacción en la que se absorbe calor, y cuando se baja, se libera. Por lo tanto, si la temperatura aumenta durante la síntesis de amoníaco, el equilibrio se desplazará hacia los productos de partida, es decir, a la izquierda, y con una disminución de la temperatura, a la derecha, hacia el producto de reacción.
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Si aumentaspresión, entonces el equilibrio se desplazará hacia el lado donde la cantidad de sustancias gaseosas es menor, y con una disminución de la presión, hacia el lado donde aumenta la cantidad de gases. En la síntesis de NH3 a partir de 4 moles de N2 y 3H2 se obtienen 2 NH3. Por lo tanto, si se aumenta la presión, el equilibrio se moverá hacia la derecha, hacia la formación de NH3. Si se reduce la presión, el equilibrio se desplazará hacia los productos originales.
equilibrio químico y condiciones para su desplazamiento
Concluimos que el equilibrio químico puede alterarse aumentando o disminuyendo:
- temperatura;
- presión;
- concentración de sustancias.
Cuando se introduce un catalizador en cualquier reacción, el equilibrio no cambia, es decir el equilibrio químico no se altera.
