CHƢƠNG 4 ĐỘNG HĨA HỌC
4.5 Cân bằng hĩa học
4.5.1 Phản ứng thuận nghịch - hằng số cân bằng
Phản ứng thuận nghịch là phản ứng diễn ra theo hai chiều:
Tốc độ phản ứng thuận: vt = k1 [A] [B] Tốc độ phản ứng nghịch: vn = k2 [C] [D]
Trong quá trình phản ứng, tốc độ phản ứng thuận giảm dần, cịn tốc độ phản ứng nghịch tăng dần. Khi vt = vn thì người ta nĩi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng:
k1 [A]' [B]' = k2 [C]' [D]' Từ đĩ rút ra:
Như vậy K là tỉ số giữa tích số nồng độ các chất sản phẩm phản ứng và tích số nồng độ các chất tham gia phản ứng, nĩ được gọi là hằng số cân bằng của phản ứng. K là đại lượng đặc trưng cho một cân bằng, K cĩ giá trị càng lớn chứng tỏ cân bằng chuyển nhiều hơn theo chiều thuận.
4.5.2 Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lơ Satơlie
"Khi một trong những điều kiện tồn tại của cân bằng như: nồng độ, nhiệt độ, áp suất bị thay đổi thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều chống lại tác dụng thay đổi đĩ".
Khi cân bằng đã được thiết lập nếu ta thêm vào hệ một ít tinh thể KCl sẽ nhận thấy màu nhạt đi. Điều đĩ chứng tỏ cân bằng đã chuyển dịch theo chiều nghịch tức là chiều làm giảm bớt nồng độ KCl. Ngược lại, màu đỏ sẽ đậm lên nếu ta thêm KSCN
hay FeCl3, chứng tỏ cân bằng đã chuyển dịch theo chiều thuận để làm giảm nồng độ
các chất thêm vào.
Phản ứng theo chiều thuận tỏa nhiệt làm cho hệ nĩng lên đồng thời lại tạo ra ít số phân tử hơn do đĩ làm giảm áp suất trong hệ. Vì vậy nếu giảm nhiệt độ (làm lạnh hệ phản ứng) thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận là chiều tỏa nhiệt. Nếu tăng áp suất (ví dụ bằng cách nén hệ) thì cân bằng sẽ phải chuyển dịch theo tạo ra ít số phân tử hơn, tức là chiều thuận.
Trong tổng hợp amoniac, để tăng hiệu suất của phản ứng,người ta thường thực hiện ở áp suất rất cao và nhiệt độ tương đối thấp.