CÂN BẰNG HOÁ HỌC
5. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ðẾN CÂN BẰNG HOÁ HỌC
Theo nguyờn lý Le Chatelier “Khi tỏc ủộng lờn một hệ thỡ bản thõn hệ sẽ tự ủiều chỉnh ủể hạn chế ảnh hưởng của tỏc ủộng ủú”. Cú rất nhiều yếu tố ảnh hưởng ủến hằng số cõn bằng của phản ứng.
5.1. Ảnh hưởng của nhiệt ủộ
Xột phản ứng thuận nghịch sau ủõy:
Phản ứng thuận toả nhiệt, phản ứng nghịch thu nhiệt. Do ủú, nếu ta tăng nhiệt ủộ của hệ thống thỡ cõn bằng sẽ dịch chuyển theo hướng làm giảm nhiệt ủộ tức là chuyển về phớa phản ứng nghịch, và nếu giảm nhiệt ủộ của hệ thống thỡ phản ứng sẽ xảy ra theo chiều thuận.
5.2. Ảnh hưởng của áp suất
Sự tăng hay giảm ỏp suất riờng phần của chất khớ cũng tương tự như sự thay ủổi nồng ủộ. Xột phản ứng ở thể khí:
H2 + Cl2 2HCl
Số phõn tử khớ ở hai vế bằng nhau do ủú khi thay ủổi về ỏp suất sẽ khụng làm thay ủổi trạng thỏi cõn bằng. Nhưng ủối với phản ứng tổng hợp NH3 (phương trỡnh 2.12) ở trờn thỡ hỗn hợp sẽ giảm thể tớch, do ủú khi tăng ỏp suất thỡ hệ thống cõn bằng sẽ dịch chuyển theo chiều thuận.
Vỡ nồng ủộ của cỏc cỏc chất khớ tuỳ thuộc ỏp suất riờng phần của chỳng và khụng phụ thuộc vào tổng ỏp suất của hệ thống, do ủú khi thờm hay bỏ một lượng khớ trơ sẽ khụng làm thay ủổi cõn bằng phản ứng của chất khớ ủú.
5.3. Ảnh hưởng của dung môi
Hầu hết phản ứng có sự tham gia của chất phản ứng và sản phẩm ở dạng phân tán trong dung môi.
Nếu lượng dung mụi thay ủổi thỡ nồng ủộ của tất cả cỏc chất phản ứng và sản phẩm sẽ thay ủổi.
Thí dụ: phản ứng tạo phức Bạc-amoniac trong nước:
Ag+ + 2NH3 Ag(NH3)2+ Hằng số cân bằng của phản ứng này là
Nếu một phần của phản ứng này ủược pha loóng với ủồng thể tớch nước, nồng ủộ của cỏc chất trong phương trỡnh (2.13) ủều giảm một nửa. Do ủú hệ số phản ứng sẽ là
Hoặc có thể viết là
N2 + 3H2 2NH3 (2.12)
(2.13)
Vỡ Q lớn hơn β2, cõn bằng phải ủược tỏi lập bằng cỏch dịch chuyển sang trỏi và làm giảm nồng ủộ của Ag(NH3)2+. Hơn nữa, vị trí cân bằng mới sẽ hướng về phía có số chất tan nhiều nhất. Nếu dung dịch Ag(NH3)2+ ủược cụ ủậm ủặc, bằng cỏch làm bay hơi thỡ cõn bằng ủược tỏi lập theo hướng ngược lại.
Kết luận tổng quát này có thể áp dụng với bất kỳ phản ứng nào, bất kể ở pha rắn, lỏng hay khí. Việc gia tăng thể tích luôn làm phản ứng diễn ra ưu tiên theo hướng có số phần tử nhiều nhất và sự giảm thể tích thỡ thỳc ủẩy phản ứng theo hướng cú ớt phần tử nhất. Nếu số phần tử ở cả hai vế phương trỡnh là như nhau cõn bằng của phản ứng khụng bị ảnh hưởng bởi sự thay ủổi thể tớch.
5.4. Ảnh hưởng của nồng ủộ cỏc chất tham gia phản ứng và sản phẩm tạo thành - Hệ thống cân bằng của phản ứng bị phá vỡ trực tiếp
Với phản ứng phân ly của acid acetic, (phương trình 2.11)
Ở một nhiệt ủộ hằng ủịnh, cỏc dung dịch khỏc nhau của acid acetic sẽ cú cỏc giỏ trị khỏc nhau cho nồng ủộ H3O+, acetat, và acid acetic, nhưng luụn cú cựng giỏ trị Ka. Tại thời ủiểm cõn bằng nếu thờm vào dung dịch natri acetat, nồng ủộ acetat tăng lờn, cú khả năng làm tăng giỏ trị của Ka. Tuy nhiờn, vỡ giỏ trị Ka giữ nguyờn khụng ủổi, do ủú nồng ủộ của cả ba phần tử trong phương trỡnh (2.11) phải thay ủổi ủể phục hồi Ka về giỏ trị nguyờn thuỷ của nú. Trong trường hợp này, cõn bằng ủược tỏi lập bằng phản ứng một phần của acetat và H3O+ ủể tạo thờm acid acetic.
Như vậy, hệ thống cõn bằng của phản ứng sẽ bị phỏ vỡ khi thay ủổi nồng ủộ của chất tham gia phản ứng hay sản phẩm tạo thành.
- Hệ thống cũng có thể phá vỡ một cách gián tiếp Thí dụ sự phân ly của AgCl
Ảnh hưởng trờn ủộ tan của AgCl bằng cỏch thờm AgNO3 thỡ rừ ràng, nếu thờm vào một chất cú thể tạo phức bền và tan ủược với Ag+ như amoniac thỡ sẽ xảy ra phản ứng sau:
Thờm amoniac làm giảm nồng ủộ Ag+ dưới dạng ion phức . Và sự giảm nồng ủộ Ag+ làm tăng ủộ tan của AgCl và phản ứng (2.15) tỏi lập ủiểm cõn bằng. Từ cỏc phản ứng (2.14) và (2.15) sẽ làm rừ tỏc ủộng của amoniac trờn ủộ tan của AgCl và amoniac cũng là một chất tham gia phản ứng.
Thớ dụ: Nếu thờm HNO3 vào thỡ cõn bằng của phương trỡnh (2.16) sẽ thay ủổi như thế nào?
Giải:
HNO3 là acid mạnh, acid này sẽ phản ứng với NH3
AgCl Ag+ + Cl- (2.14)
Ag+ + 2NH3 (2.15)
AgCl + 2NH3 + Cl- (2.16)
Khi thờm ớt HNO3 vào sẽ làm giảm NH3. Việc giảm nồng ủộ NH3 sẽ làm phản ứng (2.16) xảy ra theo chiều tạo ra chất phản ứng, giảm ủộ tan AgCl.