«Քիմիական հավասարակշռություն»–ի խմբագրումների տարբերություն

 

Թվում էր, թե H₂ + Cl₂ ⇄ 2HCl ռեակցիան էլ, նախորդի նման, կարող էր համարվել պարզ, այնինչ սա

շղթայի հարուցման, զարգացման (աճի) եւ հատման փուլերից, ընդ որում դրանց մեջ կան և միամոլեկուլային, և

երկմոլեկուլային, անգամ, եռմոլեկուլային փուլեր։ Նշված երկու ռեակցիան էլ ոչ խորությամբ ներկայացված են

ռեակցիայի արագությունը սկսում է մեծանալ, քանի որ վերջանյութի կոնցենտրացիան մեծանում է։ Բնական է,

որ կգա մի պահ, երբ ուղիղ եւ հակադարձ ռեակցիաների արագությունները կհավասարվեն։ Դա նշանակում է, որ

հավասարակշռություն, որից հետո ինչպես ելանյութերի, այնպես էլ վերջանյութերի կոնցենտրացիաներն այլևս

փոփոխության չեն ենթարկվում։

Այսպիսով, դարձելի քիմիական ռեակցիայի հավասարակշռությունը որակապես կարելի է

բնութագրել «հավասարակշռության վիճակ» արտահայտությամբ, երբ ուղիղ եւ հակադարձ ռեակցիաների

[[Պատկեր:Քիմիական հավասարակշռության գրաֆիկ.jpg|300px|մինի|աջից|նկար 1, Հավասարակշռության հաստատումը դարձելի ռեակցիայում]]

 

ռեակցիայի [[ջերմաստիճան]]ից, [[կատալիզատոր]]ի առկայությունից եւ այլն։ Այսպիսով, եթե ռեակցիան իրականացվում է

հաստատուն ջերմաստիճանում (իզոթերմ պայմաններում), ապա դրանք հաստատուն մեծություններ են, հետեւաբար,

ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատուն։

 

Հավասարակշռության հաստատումը կարելի է մեկնաբանել ջերմադինամիկական

պատկերացումներով [2–4]։ [[Ջերմադինամիկայի երկրորդ օրենք]]ից հետեւում է, որ ռեակցիան կարող է ընթանալ

խորհրդանշում է ռեակցիան։ Գիբսի էներգիայի կախումը ռեակցիայի խորությունից, այլ կերպ, ելանյութերի

փոխարկման աստիճանից α_փ, որի փոփոխության սահմաններն են 0 ÷ 1, ներկայացված է նկ. 2-ում։

[[Պատկեր:Գիպսի էներգիայի փոփոխությունը նկարագրող գրաֆիկ.jpg|300px|մինի|աջից|նկար 2, Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը ուղիղ և հակադարձ ռեակցիաներում]]

Նկարից երեւում է, որ ուղիղ ռեակցիան ինքնաբերաբար ընթանում է մինչեւ հավասարակշռության հաստատումը,

ռեակցիայի ինքնաբերաբար ընթացքը (ձախից աջ) հնարավոր չէ։

 

կողմից, այսինքն, ռեակցիան սկսել վերջանյութերով։ Երկու դեպքում էլ իրագործվում է էներգիայի նվազման

;

հավասարակշռություն, կախված է առաջին հերթին փոխազդող նյութերի բնույթից (քիմիական պոտենցիալից), ինչպես

նաեւ [[ջերմաստիճան]]ից եւ որոշ այլ գործոններից։ Նկարից երեւում է, որ հավասարակշռության հաստատումը տվյալ

<math>\mu = \mu ^{\circ} + RT \ln p </math>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(7)

 

Հաշվի առնելով (7) առնչությունը, (5) ռեակցիայի համար (գազերի պարագայում) Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը

կարելի է ներկայացնել այսպես.

<math>\triangle_r G=\triangle_r G^{\circ} + RT \ln \frac{p_C^c \cdot p_D^d }{p_A^a \cdot p_B^b}</math>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(8)

 

ստանդարտ էներգիան է, այն էներգիան, երբ ռեակցիայի մասնակիցների պարցիալ ճնշումները հավասար են 1 մթն

(<math>1,013\cdot 10^5</math> Պա)։ Լոգարիթմի նշանի ներքո <math>p_i</math> մեծություններ են, որոնք արտահայտում են փոխազդող նյութերի

Ի տարբերություն (8)-ի, այս հավասարման մեջ արտացոլված են հավասարակշռային պարցիալ ճնշումները, այսինքն

այն ճնշումները, որոնք կունենան փոխազդող նյութերը հավասարակշռության պահին։ Նշված ենթալոգարիթմական

 

<math>K_p =(\frac{p_C^c \cdot p_D^d }{p_A^a \cdot p_B^b})</math>_հվ&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(10)

 

Լուծույթներում իրականացվող ռեակցիաների պարագայում (8) – (12) հավասարումներում ճնշումները կարելի է

 

<math>K_c = \left ( \frac{C_C^c \cdot C_D^d}{C_A^a \cdot C_B^b} \right )</math>_հվ&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(13)

 

որտեղ <math>\triangle v</math> -ն ռեակցիայի վերջանյութերի եւ ելանյութերի քանակաչափաական գործակիցների գումարների

 

Տարբերում են ջերմադինամիկական եւ գործնական հավասարակշռության հաստատուններ։ Ջերմադինամիկական

օգտագործվում է հավասարակշռային խառնուրդի բաղադրիչների կոնցենտրացիաների հաշվարկի համար։

 

 

1. Փոխազդող նյութերի Գիբսի էներգիաների միջոցով /տեղեկատու աղյուսակների տվյալներով/ կարելի է հաշվել <math>\triangle_r G^{\circ}</math> -

ն, եւ այդպիսով առանց գիտափորձ կատարելու, որոշել փոխազդող խառնուրդի հավասարակշռային բաղադրությունը։

 

(կոնցենտրացիաները) դրանց խառնման պահին, ապա <math>\triangle_r G</math>-ի նշանի միջոցով կարելի է դատողություններ անել

ռեակցիայի հնարավոր ուղղության մասին։

բնութագիրը։ Ի՞նչ է արտահայտում հաճախ հնչող «հավասարակշռությունը տեղաշարժվել է ձախ, կամ տեղաշարժվել

է աջ» արտահայտությունները։ Վերևում նշվեց, որ հավասարակշռության վիճակը հիմնականում արտահայտում է

 

Հավասարակշռության դիրքի քանակական չափանիշ կարող էր համարվել հավասարակշռության

 

Վերը նշված անորոշությունները կարող են վերանալ, եթե որպես «հավասարակշռության դիրքի տեղաշարժ»

փոխվում են 0 ÷ 1 կամ 0 ÷ 100 % սահմաններում։

 

Հավասարակշռության դիրքի տեղաշարժի վերաբերյալ տարողունակ եւ սպառիչ սահմանում է տրված [[Լե Շատելյե-Բրաուն]]ի կողմից։

 

կոնցենտրացիայի, [[ջերմաստիճան]]ի կամ ճնշման փոփոխություն, ապա հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է այն

ուղղությամբ (աջ կամ ձախ), որը հանգեցնում է ազդող գործոնի ազդեցության թուլացմանը։

 

Նշված հավասարումից բխում է, որ հավասարակշռության հաստատունի արժեքի մեծանալը կամ փոքրանալը կախված

նշանակում է, որ ջերմաստիճանը բարձրացնելիս K_p -ն կմեծանա, այսինքն, հավասարակշռությունը կտեղաշարժվի

բարձրացնելիս K_p -ն կփոքրանա, հավասարակշռությունը կտեղաշարժվի ելանյութերի կողմը։

Նյութերի լուծման գործընթացում եւս ջերմաստիճանն ունի էական ազդեցություն։ Պինդ նյութերի լուծելիությունը

<math>CO_2 + H_2O \leftrightarrows H_2CO_3</math>

 

որ դրա մի աննշան մասն է վերծվում թթվի, ուրեմն, կարելի է ասել, որ հավասարակշռությունը տեղաշարժված է

դեպի ձախ, քանի որ ածխաթթու գազի մեծ մասը գտնվում է CO₂ եւ ոչ թե H₂CO₃ ձեւով։ Դրա մասին է վկայում

 

Այսպիսով, տեղաշարժի մասին կարելի է խոսել նաև այն դեպքերում, երբ որևէ պարամետրի փոփոխոթյուն չի

գործադրված [[դարձելի ռեակցիա]]յի վրա [6]։ Եթե հավասարակշռության դիրքի տեղաշարժի չափանիշ, ինչպես նշվել

 

Վերջում անդրադառնանք մի երեւույթի, որը դիտվում է բարդ դարձելի ռեակցիաների պարագայում։ Այս դեպքում

հակասություններ, եթե քննարկվող ռեակցիան բարդ է և ռեակցիայի հավասարման քանակաչափական գործակիցները

մեծ թվեր են։ Օրինակ, 4HCl + O₂ ⇄ 2H₂O + 2Cl₂ ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունի բանաձեւի

 

ռեակցիայի ավասարակշռության հաստատունն, իրոք, ունի այսպիսի տեսք.