Deplasarea echilibrului chimic si factorii care il influenteaza

Deplasarea echilibrului chimic si factorii care il influenteaza. Conditiile care determina starea de echilibru chimic sunt: concentratia si temperatura, iar pentru sistemele chimice in stare gazoasa si presiunea. Echilibrul chimic poate fi influentat sau deplasat prin variatia unuia dintre acesti factori, sau a tuturor, simultan. Sensul in care se deplaseaza echilibrul chimic ca rezultat al acestor "constrangeri din afara urmeaza o lege cunoscuta sub numele de "principiul celei mai mici constrangeri sau "principiul echilibrului mobil formulat de catre Henry Le Chatelier (1885) si F. Braun (1886) astfel: cand asupra unui sistem chimic aflat in echilibru se exercita o constrangere din afara (concentratie, presiune, temperatura), atunci echilibrul se deplaseaza in sensul reactiei care se opune constrangerii, diminuand-o sau anuland-o.

Sa examinam pe rand prin exemple, influenta celor trei factori asupra reactiilor chimice reversibile aflate in echilibru.

Influenta temperaturii Ridicarea temperaturii sistemelor de reactii aflate in echilibru provoaca o deplasare de la stanga la dreapta in cele mai multe reactii printre care:

2H₂O 2H₂ + O₂

I₂ 2I^-

2HI H₂ + I₂

avand loc formarea compusilor care consuma caldura (reactii endoterme). Prin coborarea temperaturii se favorizeaza reactiile exoterme care au loc cu degajare de caldura.

Influenta presiunii In sinteza amoniacului din elemente reactia este exoterma si are loc cu micsorare de volum, deci de presiune.

N₂ + 3H₂ 2NH₃

De aceea, reactia nu poate fi efectuata la temperaturi prea inalte (peste 500^oC) deoarece are loc formarea produsilor endotermi rezultati prin descompunerea NH₃. De asemenea, reactia decurgand cu scadere de presiune, putem favoriza reactia de sinteza a amoniacului marind presiunea. Aceste conditii de temperatura si presiune fac sa se lucreze curent intre 3000-1000 atm si la o temperatura de circa 500^oC in prezenta catalizatorilor (la temperaturi mai scazute azotul prezinta inertie chimica).

Aplicand legea actiunii maselor se obtine:

respectiv

unde K_c reprezinta constanta de echilibru exprimata prin concentratia molara a participantilor la reactie, iar K_p constanta de echilibru exprimata prin presiunile partiale ale acestora.

Influenta concentratiei Reactia reversibila de obtinere a fe(scn)₃ (substanta de culoare rosu-sange) este utilizata la identificarea ionului feric:

FeCl₃ + 3KSCN

Fe(SCN)₃ + 3KCl

si are urmatoarea constanta de echilibru:

Daca se adauga reactanti, de exemplu KSCN, creste concentratia in produsi prin deplasarea echilibrului spre dreapta, cu intensificarea culorii rosii, datorita formarii combinatiei Fe(SCN)₃. Aceasta rezulta si din expresia matematica anterioara deoarece, crescand numitorul (concentratia KSCN), va trebui sa creasca si numaratorul (concentratia Fe(SCN)₃) pentru ca valoarea constantei de echilibru sa nu se modifice. Daca se adauga KCl, deci un produs de reactie, echilibrul se deplaseaza catre stanga cu formare de reactanti, reactia decurgand cu diminuarea culorii rosii, pana la decolorarea totala, datorita descompunerii colorantului Fe(SCN)₃.