正反応の速度と逆反応の速度が等しい場合、系は化学平衡状態に達したと言われます。正反応と逆反応の速度が等しい結果として、反応物と生成物の濃度がそれ以上変化しない場合、システムは動的平衡状態にあると言われています。化学平衡は、化学反応における平衡状態です。化学的平衡とは、周囲と平衡状態にある状態です。
動的均衡
平衡段階は、前方反応の速度が後方反応の速度と等しくなる点として定義されます。この時点で、生成物に変換される反応物分子の数と、反応物に変換される生成物分子の数が等しくなります。化学平衡は、世界中のどこでも同じ条件下で同じ反応物を使用して達成でき、分子が絶えず交換されているため、動的です。
均衡のカテゴリー
1.均質な環境における化学的平衡
このタイプの化学平衡では、化学平衡の反応物と生成物はすべて同時に同じ相にあります。均一平衡をさらに 2 つのタイプに分類することができます。生成物中の分子数が反応物中の分子数と等しい反応は、1 対 1 の一致として知られています。実例として、
H2 (g) + I2 (g) → 2HI (g)。
N2 (g) + O2 (g) =2NO (g)
生成物によって生成される分子の数が、反応物によって生成される分子の総数よりも少ない反応。実例として、
2SO2 (g) + O2 (g) → 2SO3 (g)
COCl2 (g) =CO (g) + Cl2 (g)
2.不均一な環境における化学的平衡
このタイプの化学平衡では、化学平衡の反応物と生成物が反応のさまざまな段階に存在します。次のセクションでは、不均一な均衡の例をいくつか示します。
2CO =CO2 (g) + C (s)
CaCO3 (s) と CO2 を組み合わせると、結果は CO2 ( g)
均衡に影響する要因
ルロー シャトリエのエネルギー保存則に従って、平衡条件に影響を与える要因に何らかの変化があった場合、システムは、システム全体の変換。この原則は、化学的平衡状態と物理的平衡状態の両方に当てはまります。
システムの温度、圧力、濃度など、平衡に影響を与えるさまざまな要因があります。次のセクションでは、化学平衡に影響を与える最も重要な要因のいくつかについて説明します。
添加された反応物または生成物の濃度の変化は、添加された物質を消費する反応によって引き起こされます。添加された反応物または生成物の濃度の変化。
除去された反応物または生成物の濃度は、システムから除去された物質を補充する方向で発生している反応によって軽減されます。
反応物または生成物の濃度が変化すると、濃度の変化の結果、化学平衡状態にある混合物の組成が変化します。
1.圧力の変化:
液体の体積が変化すると、液体の圧力も変化します。圧力の変化の結果、ガス状の反応物と生成物の総数が変化したため、ガス状の反応が影響を受ける可能性があります。ルシャトリエの原理に従って、不均一な条件で化学平衡が達成されると、体積は圧力に依存しないため、液体と固体の両方で圧力の変化を無視できます。
2.気温の変化:
Le-Principle によると、シャトリエの化学平衡に対する温度の影響は、反応の H の符号に依存します。
発熱反応の平衡定数は、反応温度が上昇するにつれて減少します。
吸熱反応は、反応温度が上昇するにつれて平衡定数が増加する反応です。
反応速度は、平衡定数の変化に加えて、温度の変化にも影響されます。ルシャトリエの原理によると、発熱反応の温度が上昇すると、平衡は反応物側にシフトします。ただし、吸熱反応の温度が上昇すると、平衡は生成物側にシフトします。
3.触媒の効果:
触媒は、反応の化学平衡には影響しません。反応を加速するだけです。実際には、触媒は順反応と逆反応の両方を同じ速度で加速します。その結果、反応はそうでない場合よりも早く平衡に達します。
反応が触媒されているかどうかに関係なく、どちらの場合も同じ量の反応物と生成物が平衡状態で存在します。触媒が存在する場合、反応は完全に停止するのではなく、反応物から生成物への低エネルギー遷移状態を通じて、より迅速に進行します。
4.不活性ガスを追加する効果:
一定量の反応混合物にアルゴンなどの不活性ガスを加えると、アルゴンは反応に関与せず、平衡を乱すことはありません。追加されたガスが反応に関与する反応物または生成物である場合、反応商はそれに応じて変更されます。
化学平衡の例
生成物が化学反応で反応性反応物に変換される可能性があります。反応性反応物は、正反応による化学反応で生成物に変換されます。 2 つの状態 (反応物と生成物) の化学組成は異なります。
反応開始からしばらくすると、順方向反応と逆方向反応の速度が等しくなる可能性があります。これに続いて、変換された反応物質の数が逆反応によって再び形成され、反応の残りの部分で反応物質と生成物の濃度が変化しません。その結果、反応物と生成物の間に化学平衡が存在します。
化学平衡の重大な影響
たとえば、次のようなさまざまな産業プロセスで役立ちます
ハーバー法を使用してアンモニアを調製することができます。このプロセスでは、窒素が水素と反応してアンモニアを形成します。アンモニアの収率は、低温高圧で、触媒として鉄の存在下でプロセスを実行すると高くなります。
接触プロセスを使用して、硫酸を調製できます。このプロセスの基本的な反応は、二酸化硫黄を酸化して三酸化硫黄を形成することです。これには化学平衡が必要です。
結論
したがって、この記事全体から最終的に、反応物と生成物の量に正味の変化が生じない可逆的化学反応の過程で化学平衡が生じると結論付けることができます。可逆的な化学反応は、生成物が形成されるとすぐに反応して元の反応物を生成するものです.
