Влияние температуры на химическое равновесие

Химическое равновесие при повышении температуры должно сместиться в сторону эндотермической реакции (в том направлении, в котором протекает эндотермическая реакция), а при понижении температуры – в том направлении, в котором протекает экзотермическая реакция (в соответствии с качественным правилом – принципом Ле Шателье).

Количественные характеристики влияния температуры на химическое равновесие можно получить на основании уравнения изобары химической реакции (Р = const):

и уравнения изохоры химической реакции (V = const):

Если реакция протекает в растворе при V = const, то K _C = K _P.

Уравнения изобары и изохоры химической реакции дают зависимость константы химического равновесия от температуры:

• если реакция экзотермическая, D H < 0, то при увеличении температуры константа равновесия уменьшается (равновесие сдвигается влево, в сторону образования исходных веществ при распаде продуктов реакции);
• если реакция экзотермическая, D H < 0, то при уменьшении температуры константа равновесия увеличивается (равновесие сдвигается вправо, в сторону образования продуктов реакции);
• если реакция эндотермическая, D H > 0, то при увеличении температуры константа равновесия увеличивается (равновесие сдвигается вправо, в сторону образования продуктов реакции);
• если реакция эндотермическая, D H > 0, то при уменьшении температуры константа равновесия уменьшается (равновесие сдвигается влево, в сторону образования исходных веществ при распаде продуктов реакции).

Интегрирование уравнений изобары и изохоры химической реакции при постоянных DH, DU (в небольших интервалах температур) позволяет получить уравнения, которые используют для экспериментального определения тепловых эффектов химических реакций:

,

где В – константа интегрирования.

Таким образом, зависимость ln K _P от 1/Т должна быть линейной, а наклон прямой равен –D H / R (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость логарифма константы равновесия от 1/Т.

Интегрирование уравнения изобары и изохоры в пределах K ₁, K ₂ и T ₁, Т ₂ дает:

, .

Зная константы равновесия при двух разных температурах, можно рассчитать тепловой эффект реакции. Соответственно, зная D H реакции и константу равновесия при одной температуре, можно рассчитать константу равновесия при другой температуре.

Дата добавления: 2015-08-10