Kimyoviy muvozanat: bu nima, qanday o'tish kerak

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 05:45

Muvozanat deganda odatda tizim yoki jismning unga ta'sir etuvchi barcha ta'sirlar bir-birini kompensatsiya qilgandagi alohida holati tushuniladi. Yoki umuman yo'q. Kimyoda muvozanat tushunchasi turli moddalar oʻrtasida sodir boʻladigan reaksiyalarga, toʻgʻrirogʻi, ularning yuzaga kelish sharoitlariga nisbatan qoʻllaniladi.

Balans tushunchasi

Kimyoviy reaksiyalar turli mezonlarga koʻra koʻplab tasniflarga ega, ammo kimyoviy muvozanat haqida gap ketganda, qaytariladigan va qaytarilmaydigan reaksiyalar nima ekanligini esga olish kerak.

Agar reaksiya natijasida bir-biri bilan ta'sir o'tkazmaydigan mahsulotlar hosil bo'lsa, ular qaytarilmas reaksiyalar haqida gapiradi, ya'ni ular faqat oldinga yo'nalishda boradilar. Odatda, ulardagi mahsulotlardan biri gazsimon, ozgina ajraladigan yoki erimaydigan birikma hisoblanadi. Masalan:

Pb(NO₃)₂ + 2ΗCl PbCl₂↓ + 2HNO 3

Na₂CO₃ + 2KCl 2NaCl + CO₂↑ + Η 2_O

NaOΗ + ΗCl NaCl + Η₂O

Qaytariladigan reaksiyalar mahsulotlari bir-biri bilan oʻzaro taʼsir oʻtkazishga qodir boʻlib, shu bilan boshlangʻich moddalarni hosil qiladi, yaʼniikkita qarama-qarshi yo'n altirilgan reaktsiyalar bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi. Vaqtning qaysidir nuqtasida, ma'lum sharoitlarda, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligiga teng bo'lsa, u holda kimyoviy muvozanat o'rnatiladi.

Shuni ta'kidlash kerakki, bunday muvozanat dinamik sifatida tavsiflanadi. Boshqacha qilib aytganda, ikkala reaksiya ham davom etadi, lekin uning barcha ishtirokchilarining kontsentratsiyasi o'zgarishsiz qoladi va ular muvozanat deb ataladi.

Matematik jihatdan bu holat muvozanat konstantasi (Kp) yordamida ifodalanadi. aa + bB SS + dD tenglama bilan tasvirlangan moddalarning o'zaro ta'siri bo'lsin. Qarama-qarshi reaktsiyalar uchun harakatlanuvchi massalar qonuni orqali ularning tezligini hisoblash formulalarini yozish mumkin. Bu tezliklar muvozanat holatida teng bo'lganligi sababli, ikkita qarama-qarshi reaktsiyaning tezlik konstantalari nisbatini ifodalash mumkin. Bu erda u muvozanat konstantasiga son jihatdan teng bo'ladi.

K_r qiymati davom etayotgan reaksiyalarning to’liqligini aniqlashga yordam beradi. Agar K_p<1 bo'lsa, u holda oldinga yo'nalishdagi reaktsiya deyarli davom etmaydi. Agar K_r>1 boʻlsa, muvozanat mahsulotlarga oʻtadi.

Muvozanat turlari

Kimyoviy muvozanat toʻgʻri, aniq va notoʻgʻri. Haqiqiy muvozanat belgilari:

• Agar tashqi ta'sir bo'lmasa, u vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi.
• Tashqi ta'sirlar o'zgarsa (bu harorat, bosim va hokazolarga taalluqlidir), u holda tizimning holati ham o'zgaradi. Ammo shartlarning dastlabki qiymatlarini qaytarish kerak,balans darhol tiklanadi.
• Haqiqiy muvozanat holatiga kimyoviy reaksiya mahsulotlari tomonidan ham, boshlang'ich moddalar tomonidan ham erishish mumkin.

Agar bu shartlardan kamida bittasi qondirilmasa, unda bunday muvozanatni aniq (metastabil) deb aytamiz. Agar tashqi sharoitlar o'zgarganda tizimning holati qaytarilmas tarzda o'zgara boshlasa, unda bunday muvozanat noto'g'ri (yoki inhibe qilingan) deb ataladi. Bunga temirning kislorod bilan reaksiyasini misol qilib keltirish mumkin.

Muvozanat tushunchasi termodinamika va kinetik nuqtai nazardan biroz farq qiladi. Termodinamik muvozanat deganda ma'lum bir tizim uchun Gibbs energiyasining minimal qiymati tushuniladi. Haqiqiy muvozanat DG=0 bilan tavsiflanadi. Va to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligi tenglashtirilgan holat haqida, ya'ni v₁=v_{2, deyishadi, muvozanat nima - kinetik.}

Le Chatelier printsipi

Henri Le Chatelier 19-asrda muvozanatning o'zgarishi qonuniyatlarini o'rgangan, ammo u bu ishlarning barchasini umumlashtirgan va keyinchalik Karl Braunning harakatlanuvchi muvozanat tamoyilini shakllantirgan:

agar muvozanat tizimiga tashqaridan ta'sir qilinsa, muvozanat hosil bo'ladigan ta'sirni kamaytirish yo'nalishiga o'zgaradi

Boshqacha qilib aytganda, muvozanat tizimiga biron-bir ta'sir bo'lsa, u shunday o'zgarishga moyil bo'ladiki, bu ta'sir minimal bo'ladi.

Muvozanat siljishi

Tenglama misolida Le Shatelier printsipining oqibatlarini ko'rib chiqamizreaktsiyalar:

N₂+ 3K₂2N₃+ Q.

Agar siz haroratni oshirsangiz, muvozanat endotermik reaksiya tomon siljiydi. Bu misolda issiqlik ajralib chiqadi, ya'ni to'g'ridan-to'g'ri reaksiya ekzotermik bo'lib, muvozanat boshlang'ich moddalarga o'tadi.

Agar siz bosimni oshirsangiz, bu muvozanatning kichikroq hajmdagi gazsimon moddalarga siljishiga olib keladi. Yuqoridagi misolda 4 mol gazsimon boshlang'ich moddalar va 2 mol gazsimon mahsulotlar mavjud, ya'ni muvozanat reaktsiya mahsulotlariga o'tadi.

Agar siz boshlang'ich moddaning konsentratsiyasini oshirsangiz, muvozanat to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya yo'nalishi bo'yicha siljiydi va aksincha. Shunday qilib, agar siz N₂ yoki D₂ konsentratsiyasini oshirsangiz, muvozanat oldinga siljiydi va agar ammiak bo'lsa - keyin qarama-qarshi yo'nalish.