Влияние давления на химическое равновесие

Для реакций между идеальными газами константа равновесия K_P,выраженная через парциальные давления компонент, не зависит от общего давления в системе, так как G_i ⁰ зависит только от температуры.

Поскольку константа равновесия K_C связана с K_P соотношением

,

то она тоже не зависит от давления в системе. Таким образом, для реакций, участники которых ведут себя как идеальные газы, K_P и K_C от давления не зависят.

Однако состав равновесной смеси может зависеть от давления. При изменении общего давления в равновесной смеси в n раз парциальные давления всех участников реакции изменяются в одинаковое число раз. Если в реакции число молей газообразных веществ в правой и левой части уравнения одинаково, то состав смеси останется равновесным (нет смещения равновесия). Если же число молей газообразных веществ в правой и левой части уравнения не одинаково, то состав смеси в результате изменения давления станет неравновесным, равновесие сместится.

К аналогичному результату приводит добавление инертного газа при сохранении постоянного общего давления реакционной смеси. В этом случае объем системы увеличивается, и парциальные давления всех участников реакции уменьшаются, т.е. прибавление инертного газа равносильно расширению системы. Если инертный газ прибавляется при постоянном объеме, то изменение общего давления к сдвигу равновесия не приводит, так как остаются неизменными парциальные давления компонентов.

Рассмотрим математические выражения, описывающие влияние давления на смещение химического равновесия.

,

где D V – изменение объема в результате реакции.

Полученное уравнение дает зависимость равновесного состава реакционной газовой смеси от общего давления смеси и позволяет предсказать направление смещения равновесия при изменении давления:

• если реакция протекает без изменения числа молей газообразных веществ, то есть Dn = 0, то:

,

X_i = const, ln K_X = const,

изменение давления не оказывает влияния на равновесные концентрации веществ;

• если реакция протекает с увеличением числа молей газообразных веществ, то есть Dn > 0, то:

,

увеличение давления приводит к уменьшению K_X, а уменьшение давления – к увеличению K_X и соответствующему изменению равновесных концентраций;

Дата добавления: 2015-08-10