Cân bằng hóa học là gì? các yếu tố ảnh hưởng, hóa học phổ thông

Thăng bằng hóa học là gì?

Thăng bằng hóa học là trạng thái mặc cả chất phản ứng và sản phẩm đều mang nồng độ ko mang xu hướng thay đổi theo thời kì, do đó ko mang sự thay đổi mang thể quan sát được về tính chất của hệ thống

1. Một số khái niệm Thăng bằng hóa học

– Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo Hai chiều thuận và nghịch trong cùng điều kiện.

– Thăng bằng hoá học là trạng thái của hệ phản ứng thuận nghịch mà ở đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch.

– Thăng bằng hoá học là thăng bằng động vì tại trạng thái thăng bằng, phản ứng thuận và nghịch vẫn tiếp tục xảy ra nhưng với tốc độ bằng nhau nên ko làm thay đổi nồng độ của những chất trong hệ phản ứng.

– Biểu thức tính hằng số thăng bằng của phản ứng thuận nghịch: nA + mB ↔ pC + qD là:

Kcb =[C]p.[D]q/[A]a.[B]b

Chú ý: hằng số tốc độ của phản ứng cũng như hằng số thăng bằng của phản ứng thuận nghịch chỉ phụ thuộc vào yếu tố nhiệt độ.

2. Sự dịch chuyển thăng bằng hoá học

 Tác động của nhiệt độ tới sự dịch chuyển thăng bằng

Những hằng số KP, KC, KN đều phụ thuộc vào nhiệt độ nên lúc T thay đổi thì những hằng số thăng bằng thay đổi theo.

Một hệ đang ở trạng thái thăng bằng nếu ta tăng nhiệt độ của hệ thì thăng bằng dịch chuyển theo chiều thu nhiệt, lúc nhiệt độ của hệ giảm thì thăng bằng dịch chuyển theo chiều tỏa nhiệt.

Ví dụ 1: N2(k)  +  3H2(k)  ⇔  2NH3(k)  ∆Ho = -92,6kJ.

Vì ∆H0 < 0, lúc nhiệt độ tăng, thăng bằng dịch chuyển theo chiều nghịch (chiều thu nhiệt), nếu nhiệt độ của hệ giảm xuống thì thăng bằng dịch chuyển theo chiều thuận (chiều tỏa nhiệt). Tương tự phản ứng tổng hợp amoniac sẽ đạt hiệu suất cao ở nhiệt độ thấp, tuy nhiên ở nhiệt độ thấp tốc độ phản ứng xảy ra chậm. Thực tế cần chấp nhận sự dung hòa giữa hiệu suất nhiệt động lực học với yếu tố động học.

Ví dụ 2: Xét phản ứng nung vôi là phản ứng thu nhiệt

Nếu tăng nhiệt độ của hệ thì thăng bằng dịch chuyển theo chiều thuận (chiều thu nhiệt), trái lại lúc giảm nhiệt độ xuống thì thăng bằng dịch chuyển theo chiều nghịch (chiều tỏa nhiệt). Vậy để thu được CaO mang hiệu suất cao cần nhiệt độ cao.

Vậy một hệ đang ở trạng thái thăng bằng nếu ta thay đổi nhiệt độ của hệ thì thăng bằng của phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều của phản ứng nào mang tác dụng chống lại sự thay đổi đó.

Tác động của áp suất tới sự dịch chuyển thăng bằng

Ta mang KP  = KN. P∆n

Vì KP ko phụ thuộc vào P, nên lúc thay đổi thì KP = const nên:

– Nếu ∆n < 0: lúc tăng P → KN phải tăng (để giữ KP = const) ⇒ dịch chuyển thăng bằng theo chiều thuận (làm giảm số mol khí) và trái lại lúc giảm P → KN phải giảm  thăng bằng dịch chuyển theo chiều nghịch (làm tăng số mol khí).

– Nếu ∆n = 0 ⇒ ko tác động tới sự dịch chuyển thăng bằng.

* Nhận xét: kết quả của sự dịch chuyển thăng bằng chống lại sự thay đổi bên ngoài:

+ Nếu P tăng ⇒ thăng bằng dịch chuyển theo chiều P giảm (giảm số mol khí ∆n < 0).

Ví dụ 1:

N2(k)  +  3H2(k)  ⇔  2NH3(k)

Nếu tăng áp suất chung của hệ P, thăng bằng dịch chuyển theo chiều thuận là chiều làm giảm số mol khí, tức là chiều tạo thành NH3 (hiệu suất phản ứng tăng); nếu ta giảm P thì thăng bằng dịch chuyển theo chiều tăng số phân tử khí tức là theo chiều tạo thành N2 và H2 tức là hiệu suất phản ứng giảm. Vì vậy trong công nghiệp, phản ứng tổng hợp NH3 được duy trì ở áp suất 500 – 1000atm và nhiệt độ ở 400 – 500oC.

Ví dụ 2:

CO(k)  +  H2O(k)  ⇔ CO2(k)  +  H2(k)

Ta mang ∆n = (1 + 1) – (1 + 1) = 0 ⇒ P ko tác động tới sự dịch chuyển thăng bằng.

Tác động của nồng độ tới sự dịch chuyển thăng bằng

Xét phản ứng: aA  +  bB  ⇔  cC  +  dD

Với KC = const ở T = const

Nếu tăng [A], [B] thăng bằng dịch chuyển theo chiều tăng [C], [D] (để giữ KC = const) ⇒ thăng bằng dịch chuyển theo chiều thuận làm giảm [A], [B].

Nếu giảm [A], [B] thăng bằng dịch chuyển theo chiều giảm [C], [D] (để giữ KC = const) ⇒thăng bằng dịch chuyển theo chiều nghịch làm tăng [A], [B].

Tương tự lúc tăng nồng độ sản phẩm thăng bằng dịch chuyển theo chiều làm giảm nồng độ sản phẩm (chiều nghịch) và làm tăng nồng độ chất tham gia để giữ cho KC=const, hoặc trái lại.

Vậy lúc hệ đang ở trạng thái thăng bằng, nếu ta thay đổi nồng độ của một trong những chất thì thăng bằng sẽ dịch chuyển theo chiều chống lại sự thay đổi đó.

Ví dụ: C(r)  +  CO2(k)  ⇔ 2CO(k)  ở T = const, để giữ cho KC  = const

Nếu ta tăng nồng độ chất tham gia CO2, thăng bằng dịch chuyển theo chiều thuận làm giảm nồng độ CO2 và tạo ta thêm CO2.

Nếu ta giảm nồng độ chất tham gia CO2, thăng bằng dịch chuyển theo chiều nghịch làm tăng nồng độ CO2 và làm giảm bớt CO.

Nếu tăng nồng độ CO, thăng bằng dịch chuyển theo chiều nghịch làm giảm nồng độ CO và làm tăng thêm nồng độ CO2 và trái lại.

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *