הרעיון של תגובות כימיות הפיכות ובלתי הפיכות. מהי תגובה הפיכה

הַגדָרָה

תגובה כימיתנקראת טרנספורמציה של חומרים שיש בהם שינוי בהרכבם ו(או) המבנה שלהם.

התגובה אפשרית עם יחס נוח של גורמי אנרגיה ואנטרופיה. אם גורמים אלו מאזנים זה את זה, מצב המערכת אינו משתנה. במקרים כאלה, אומרים שהמערכות נמצאות בשיווי משקל.
תגובות כימיות המתמשכות בכיוון אחד נקראות בלתי הפיכות. רוב התגובות הכימיות הן הפיכות. המשמעות היא שבאותם תנאים מתרחשות גם תגובות קדימה וגם לאחור (במיוחד כשמדובר במערכות סגורות).

המצב של מערכת שבה קצב התגובה קדימה שווה לקצב התגובה ההפוכה נקרא שיווי משקל כימי. . במקרה זה, ריכוזי המגיבים ותוצרי התגובה נותרים ללא שינוי (ריכוזי שיווי משקל).

קבוע שיווי משקל

שקול את התגובה להשגת אמוניה:

N 2 (g) + 3H 2 (g) ↔ 2 NH 3 (g)

הבה נרשום את הביטויים לחישוב שיעורי התגובות הישירות (1) וההפוכות (2):

1 = k 1 [ H 2 ] 3

2 = k 2 2

קצבי התגובות קדימה ואחורה שווים, אז נוכל לכתוב:

k 1 3 = k 2 2

k 1 / k 2 = 2 / 3

היחס בין שני קבועים הוא קבוע. קבוע שיווי המשקל הוא היחס בין קבועי הקצב של התגובות קדימה ואחורה.

K = 2/3

באופן כללי, קבוע שיווי המשקל הוא:

mA + nB ↔ pC +qD

K = [C] p [D] q / [A] m [B] n

קבוע שיווי המשקל הוא היחס בין תוצרי ריכוזי תוצרי התגובה המועלים לחזקות השווים למקדמים הסטוכיומטריים שלהם למכפלת ריכוזי חומרי המוצא המועלים לחזקות השווה למקדמים הסטוכיומטריים שלהם.

אם K מתבטא במונחים של ריכוזי שיווי משקל, אז K s מסומן לרוב. אפשר גם לחשב את K עבור גזים במונחים של הלחצים החלקיים שלהם. במקרה זה, K מסומן כ-K p. יש קשר בין K s ו-K p:

K p \u003d K c × (RT) Δn,

כאשר Δn הוא השינוי במספר כל מולות הגזים במהלך המעבר ממגיבים למוצרים, R הוא קבוע הגז האוניברסלי.

K אינו תלוי בריכוז, בלחץ, בנפח ובנוכחות של זרז, ותלוי בטמפרטורה ובאופי המגיבים. אם K הוא הרבה פחות מ-1, אז יש יותר חומרי מוצא בתערובת, ובמקרה של הרבה יותר מ-1, יש יותר מוצרים בתערובת.

שיווי משקל הטרוגני

קחו בחשבון את התגובה

CaCO 3 (טלוויזיה) ↔ CaO (טלוויזיה) + CO 2 (g)

הביטוי לקבוע שיווי המשקל אינו כולל את הריכוזים של מרכיבי השלב המוצק, לפיכך

שיווי משקל כימי מתרחש בנוכחות כל מרכיבי המערכת, אך קבוע שיווי המשקל אינו תלוי בריכוזי החומרים בשלב המוצק. שיווי משקל כימי הוא תהליך דינמי. K נותן מידע על מהלך התגובה, ו-ΔG - על הכיוון שלה. הם קשורים זה לזה:

ΔG 0 = -R × T × lnK

ΔG 0 = -2.303 × R × T × lgK

שינוי בשיווי משקל כימי. העיקרון של לה שאטלייר

מנקודת מבט של תהליכים טכנולוגיים, תגובות כימיות הפיכות אינן מועילות, שכן יש צורך בידע כיצד להגדיל את התשואה של תוצר התגובה, כלומר. יש צורך ללמוד כיצד להעביר את שיווי המשקל הכימי לכיוון תוצרי התגובה.

שקול תגובה שבה יש צורך להגדיל את תפוקת האמוניה:

N 2 (g) + 3H 2 (g) ↔ 2NH 3 (g), ΔН< 0

על מנת להעביר את שיווי המשקל לכיוון של תגובה ישירה או הפוכה, יש צורך להשתמש העיקרון של לה שאטלייר: אם מערכת בשיווי משקל מושפעת מגורם כלשהו מבחוץ (עלייה או ירידה בטמפרטורה, לחץ, נפח, ריכוז חומרים), אז המערכת נוגדת את ההשפעה הזו.

לדוגמה, אם הטמפרטורה מוגברת במערכת שיווי משקל, אז מתוך 2 תגובות אפשריות, תעבור אחת שתהיה אנדותרמית; אם תגביר את הלחץ, שיווי המשקל יעבור לכיוון התגובה עם מספר רב של שומות של חומרים; אם הנפח במערכת מצטמצם, אזי שיווי המשקל יופנה לעלייה בלחץ; אם הריכוז של אחד מחומרי המוצא גדל, אז מתוך 2 תגובות אפשריות, תעבור אחת שתוביל לירידה בריכוז שיווי המשקל של המוצר.

אז, ביחס לתגובה הנחשבת, על מנת להגדיל את התשואה של אמוניה, יש צורך להגדיל את ריכוז חומרי המוצא; להוריד את הטמפרטורה, מכיוון שהתגובה הישירה היא אקסותרמית, להגדיל את הלחץ או להקטין את הנפח.

דוגמאות לפתרון בעיות

דוגמה 1

וידאו שיעור 2: שינוי בשיווי משקל כימי

הַרצָאָה: תגובות כימיות הפיכות ובלתי הפיכות. איזון כימי. שינוי בשיווי המשקל הכימי בהשפעת גורמים שונים

תגובות כימיות הפיכות ובלתי הפיכות

בשיעור הקודם למדת מה קצב התגובה הכימית ומה הגורמים המשפיעים עליה. בשיעור זה, נבחן כיצד התגובות הללו מתקדמות. זה תלוי בהתנהגות החומרים הראשוניים המשתתפים בתגובה - הריאגנטים. אם הם מומרים לחלוטין לחומרים סופיים - מוצרים, אז התגובה היא בלתי הפיכה. ובכן, אם התוצרים הסופיים מומרים שוב לחומרי מוצא, הרי שהתגובה היא הפיכה. בהתחשב בכך, אנו מנסחים את ההגדרות:

תגובה הפיכההיא תגובה מסוימת שמתמשכת באותם תנאים בכיוון קדימה ואחורה.

זכור, בשיעורי כימיה הראו לך דוגמה ברורה לתגובה הפיכה לייצור חומצה פחמנית:

CO 2 + H 2 O<->H2CO3

תגובה בלתי הפיכההיא תגובה כימית מסוימת שהולכת עד הסוף בכיוון מסוים אחד.

דוגמה לכך היא תגובת הבעירה של זרחן: 4P + 5O 2 → 2P 2 O 5

אחת העדויות לבלתי הפיכות של התגובה היא משקעים או התפתחות של גז.

שיווי משקל כימי

כאשר הקצב של התגובות קדימה ואחורה שווים, שיווי משקל כימי.

כלומר, בתגובות הפיכות נוצרות תערובות שיווי משקל של מגיבים ומוצרים. בואו נראה דוגמה לאופן שבו נוצר שיווי משקל כימי. קח את התגובה ליצירת יוד מימן:

H 2 (g) + I 2 (g)<->2HI(g)

נוכל לחמם תערובת של מימן ויוד גזי או יוד שכבר מוכן, התוצאה בשני המקרים תהיה זהה: היווצרות תערובת שיווי משקל של שלושה חומרים H 2 , I 2 , HI.

ממש בתחילת התגובה, לפני היווצרות יוד מימן, מתרחשת תגובה ישירה בקצב ( vוכו ). אנו מבטאים זאת באמצעות המשוואה הקינטית v pr \u003d k 1, כאשר k 1 הוא קבוע הקצב של התגובה הישירה. המוצר HI נוצר בהדרגה, אשר באותם תנאים מתחיל להתפרק ל-H 2 ו-I 2. המשוואה לתהליך זה היא כדלקמן: v arr \u003d k 2 2, איפה v arr הוא קצב התגובה ההפוכה, k 2 הוא קבוע הקצב של התגובה ההפוכה. הרגע שבו HI מספיק כדי להשוות vבְּ- vהושג שיווי משקל כימי. מספר החומרים בשיווי משקל, במקרה שלנו, הוא H 2, I 2 ו-HI לא משתנה עם הזמן, אלא רק אם אין השפעות חיצוניות. ממה שנאמר עולה ששיווי המשקל הכימי הוא דינמי. בתגובה שלנו, יוד מימן נוצר או נצרך.

זכור, שינוי תנאי התגובה מאפשר לך לשנות את שיווי המשקל בכיוון הנכון. אם נעלה את הריכוז של יוד או מימן, אזי v pr, תהיה תזוזה ימינה, יותר יודיד מימן יווצר. אם נעלה את ריכוז יוד המימן, ה v arr, וההזזה תהיה שמאלה. אנחנו יכולים להשיג יותר/פחות ריאגנטים ומוצרים.

לפיכך, שיווי משקל כימי נוטה להתנגד להשפעות חיצוניות. תוספת של H 2 או I 2 מביאה בסופו של דבר לעלייה בצריכתם ולעלייה ב-HI. ולהיפך. תהליך זה נקרא בשפה המדעית העיקרון של Le Chatelier. זה אומר:

אם פועלים מבחוץ על מערכת בשיווי משקל יציב (שינוי טמפרטורה, לחץ או ריכוז), אז יתרחש שינוי בכיוון התהליך שמחליש את ההשפעה הזו.

זכור, הזרז אינו מסוגל לשנות את האיזון. הוא יכול רק לזרז את התקדמותו.

שינוי בשיווי המשקל הכימי בהשפעת גורמים שונים

שינוי ריכוז . לעיל, שקלנו כיצד גורם זה מעביר את האיזון קדימה או בכיוון ההפוך. אם ריכוז המגיבים גדל, שיווי המשקל עובר לצד בו צורכים חומר זה. אם הריכוז מופחת, הוא עובר לצד שבו החומר הזה נוצר. זכור, התגובה היא הפיכה, והמגיבים יכולים להיות חומרים בצד ימין או בצד שמאל, תלוי באיזו תגובה אנו שוקלים (ישירה או הפוכה).

לְהַשְׁפִּיעַט . צמיחתו מעוררת שינוי של שיווי המשקל לכיוון תגובה אנדותרמית (- Q), וירידה לכיוון תגובה אקסותרמית (+ Q). משוואות התגובה מצביעות על ההשפעה התרמית של התגובה הישירה. ההשפעה התרמית של התגובה ההפוכה מנוגדת לה. כלל זה חל רק על תגובות עם השפעה תרמית. אם הוא לא שם, אז t אינו מסוגל להזיז את שיווי המשקל, אך הגדלתו תאיץ את תהליך הופעת שיווי המשקל.

השפעת לחץ . גורם זה יכול לשמש בתגובות המערבות חומרים גזים. אם שומות הגז שוות לאפס, לא יהיה שינוי. ככל שהלחץ עולה, שיווי המשקל עובר לכיוון נפחים קטנים יותר. ככל שהלחץ יורד, שיווי המשקל יעבור לכיוון נפחים גדולים יותר. נפחים - הסתכלו על המקדמים מול חומרים גזים במשוואת התגובה.

בין הסיווגים הרבים של סוגי תגובות, למשל, אלו שנקבעים על ידי ההשפעה התרמית (אקזותרמית ואנדותרמית), על ידי שינויים במצבי החמצון של חומרים (חיזור), לפי מספר הרכיבים המעורבים בהם (פירוקים, תרכובות). ), וכן הלאה, תגובות המתרחשות בשני כיוונים הדדיים, המכונים אחרת הָפִיך . חלופה לתגובות הפיכות הן התגובות בלתי הפיך, במהלכו נוצר המוצר הסופי (משקעים, חומר גזי, מים). תגובות אלו כוללות את הדברים הבאים:

תגובות החלפה בין תמיסות מלח, שבמהלכן נוצר משקע בלתי מסיס - CaCO 3:

Ca (OH) 2 + K 2 CO 3 → CaCO 3↓ + 2KOH (1)

או חומר גזי - CO 2:

3 K 2 CO 3 + 2H 3 RO 4 → 2K 3 RO 4 + 3 CO 2+ 3H 2 O (2)

או שמתקבל חומר בעל ניתוק גרוע - H 2 O:

2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2 H2O(3)

אם ניקח בחשבון תגובה הפיכה, אז היא ממשיכה לא רק בכיוון קדימה (בתגובות 1,2,3 משמאל לימין), אלא גם בכיוון ההפוך. דוגמה לתגובה כזו היא סינתזה של אמוניה מחומרים גזים - מימן וחנקן:

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (4)

בדרך זו, תגובה כימית נקראת הפיכה אם היא ממשיכה לא רק קדימה (→) אלא גם בכיוון ההפוך (←) והוא מסומן על ידי הסמל (↔).

המאפיין העיקרי של תגובה מסוג זה הוא שתוצרי התגובה נוצרים מחומרי המוצא, אך במקביל, הריאגנטים ההתחלתיים נוצרים מאותם מוצרים, הפוך. אם ניקח בחשבון תגובה (4), אז ביחידת זמן יחסית, בו-זמנית עם היווצרות של שתי מולות אמוניה, הן יתפרקו עם היווצרות שלוש מולות מימן ומול חנקן אחד. הבה נסמן את קצב התגובה הישירה (4) בסמל V 1, ואז הביטוי עבור קצב זה יקבל את הצורה:

V 1 = kˑ [Н 2 ] 3 ˑ , (5)

כאשר הערך של "k" מוגדר כקבוע הקצב של תגובה נתונה, הערכים של [H 2 ] 3 ומתאימים לריכוזי חומרי המוצא המועלים לחזקות התואמות למקדמים במשוואת התגובה. בהתאם לעקרון הפיכות, קצב התגובה ההפוכה יקבל את הביטוי:

V 2 = kˑ 2 (6)

ברגע הזמן הראשוני, קצב התגובה הישירה מקבל את הערך המקסימלי. אך בהדרגה יורדים ריכוזי הריאגנטים הראשוניים וקצב התגובה מואט. במקביל, קצב התגובה ההפוכה מתחיל לעלות. כאשר שיעורי התגובות קדימה ואחורה הופכים להיות זהים (V 1 \u003d V 2), זה מגיע מצב שיווי משקל , שבו אין שינוי בריכוזים הן של הריאגנטים ההתחלתיים והן של הריאגנטים שנוצרו.

יש לציין כי אין לקחת כמה תגובות בלתי הפיכות באופן מילולי. הבה ניתן דוגמה לתגובה המצוטטת ביותר של אינטראקציה של מתכת עם חומצה, בפרט אבץ עם חומצה הידרוכלורית:

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 (7)

למעשה, אבץ, כאשר הוא מומס בחומצה, יוצר מלח: אבץ כלורי וגז מימן, אך לאחר זמן מה קצב התגובה הישירה מואט, ככל שריכוז המלח בתמיסה עולה. כאשר התגובה כמעט נפסקת, כמות מסוימת של חומצה הידרוכלורית תהיה נוכחת בתמיסה יחד עם אבץ כלוריד, ולכן יש לתת תגובה (7) בצורה הבאה:

2Zn + 2HCl = 2ZnНCl + H 2 (8)

או במקרה של היווצרות משקע בלתי מסיס המתקבל על ידי יציקת תמיסות של Na 2 SO 4 ו- BaCl 2:

Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl (9)

מלח BaSO 4 המשקע, אם כי במידה קטנה, יתפרק ליונים:

BaSO 4 ↔ Ba 2+ + SO 4 2- (10)

לכן, המושגים של תגובות בלתי הפיכות ובלתי הפיכות הם יחסיים. אף על פי כן, הן בטבע והן בפעילותם המעשית של אנשים, לתגובות אלו יש חשיבות רבה. לדוגמה, תהליכי הבעירה של פחמימנים או חומרים אורגניים מורכבים יותר, כגון אלכוהול:

CH 4 + O 2 \u003d CO 2 + H 2 O (11)

2C 2 H 5 OH + 5O 2 \u003d 4CO 2 + 6H 2 O (12)

הם תהליכים בלתי הפיכים לחלוטין. זה ייחשב לחלום מאושר של האנושות אם התגובות (11) ו-(12) היו הפיכות! אז אפשר יהיה לסנתז שוב גז ובנזין ואלכוהול מ-CO 2 ו- H 2 O! מצד שני, תגובות הפיכות כמו (4) או חמצון של דו תחמוצת הגופרית:

SO 2 + O 2 ↔ SO 3 (13)

הם העיקריים בייצור מלחי אמוניום, חומצה חנקתית, חומצה גופרתית וכו', הן תרכובות אנאורגניות והן תרכובות אורגניות. אבל התגובות האלה הפיכות! וכדי להשיג מוצרים סופיים: NH 3 או SO 3, יש צורך להשתמש בשיטות טכנולוגיות כגון: שינוי ריכוזי הריאגנטים, שינוי לחץ, הגדלת או ירידה בטמפרטורה. אבל זה כבר יהיה הנושא של הנושא הבא: "עקירה של שיווי משקל כימי".

blog.site, עם העתקה מלאה או חלקית של החומר, נדרש קישור למקור.

מכון אוליאנובסק ללימודים מתקדמים ו

הסבה למחנכים.

המחלקה למדעי הטבע

נושא: "תגובות הפיכות ובלתי הפיכות.

איזון כימי. העיקרון של לה שאטלייר.

העבודה הושלמה:

קבוצת מאזינים X - 1

מורה לכימיה, בית ספר תיכון מס' 6

דימיטרובגרד

אזור אוליאנובסק

לפיקובה טטיאנה וסילייבנה

יועץ מדעי:

ראש המחלקה

מדע טבעי

אחמטוב מראט אנברוביץ'

אוליאנובסק 2009

תגובות כימיות הפיכות ובלתי הפיכות.

איזון כימי.

העיקרון של לה שאטלייר.

מַטָרָה: 1) חקר התכונות והדפוסים של מהלך התגובות הכימיות, כהמשך להיווצרות רעיונות לגבי סוגים שונים של תגובות כימיות על בסיס הפיכות.

2) הכללה וקונקרטיזציה של ידע על חוקי התגובות הכימיות, היווצרות מיומנויות ויכולות לקבוע, להסביר את התכונות והתנאים הנובעים הדרושים להתרחשות תגובה מסוימת. 3) להרחיב ולהעמיק את הידע על מגוון התהליכים הכימיים, ללמד את התלמידים להשוות, לנתח, להסביר, להסיק מסקנות והכללות. 4) ראה חלק זה של מדע הכימיה כחשוב ביותר בהיבט היישומי וראה את המושג שיווי משקל כימי כמקרה מסוים של החוק המאוחד של שיווי משקל טבעי, הרצון לפיצוי, יציבות שיווי המשקל באחדות עם הצורה העיקרית. של קיומו של חומר, תנועה, דינמיקה.

משימות.

שקול את הנושא: "תגובות הפיכות ובלתי הפיכות" עם דוגמאות ספציפיות, תוך שימוש ברעיונות קודמים לגבי קצב התגובות הכימיות.
המשך ללמוד את התכונות של תגובות כימיות הפיכות ויצירת רעיונות לגבי שיווי משקל כימי כמצב דינמי של מערכת מגיבה.
ללמוד את העקרונות של שינוי שיווי משקל כימי וללמד את התלמידים לקבוע את התנאים לשינוי שיווי משקל כימי.
לתת לתלמידים מושג על החשיבות של נושא זה לא רק לייצור כימי, אלא גם לתפקוד תקין של אורגניזם חי ושל הטבע בכללותו.

מבוא

בטבע, באורגניזמים של יצורים חיים, בתהליך הפעילות הפיזיולוגית של האדם, בפעולותיו ליצירת תנאים ברמות שונות: ביתי, ביטחוני, תעשייתי, טכני, סביבתי ואחרים, מתרחשות אלפי, מיליונים של תגובות שונות לחלוטין או מתבצעות, אשר ניתן לשקול מנקודות מבט וסיווגים שונים. נשקול תגובות כימיות מבחינת הפיכותן ובלתי הפיכותן.

קשה להפריז במשמעותם של מושגים אלו: כל עוד יש אדם חושב, המחשבה האנושית על ההפיכות והאי-הפיכות של התהליכים המתרחשים בגופו, הבעיה הנצחית של הארכת חייו של אדם, בעיית הבלתי הפיך. של השלכות חייו, היחס חסר המחשבה לטבע.

אני רוצה לשקול את הרעיון של הפיכות ובלתי הפיכות של תגובות כימיות, את הרעיון של שיווי משקל כימי ואת התנאים לשינוי שלו לכיוון "שימושי". להציג בסיס תיאורטי עם אימות לאחר מכן, בדיקה עצמית של ידע בנושא זה, תוך שימוש במבחנים של טיפולוגיות שונות. אני מניח ש"לאחר שהלכתי את הדרך" ממשימות פשוטות למשימות מורכבות יותר, לתלמידים יהיה ידע ברור וטוב לא רק בנושא זה, אלא גם יעמיקו את הידע שלהם בכימיה.

תגובות כימיות הן תופעות שבהן חומר אחד (או אחד) הופך לאחר, עדות לכך היא שינויים גלויים ובלתי נראים. גלוי: שינויים בצבע, ריח, טעם, משקעים, שינוי צבע המחוון, ספיגה ושחרור חום. בלתי נראה: שינוי בהרכבו של חומר שניתן לקבוע באמצעות תגובות איכותיות ואנליטיות. ניתן לחלק את כל התגובות הללו לשני סוגים: תגובות הפיכות ובלתי הפיכות.

תגובות בלתי הפיכות. תגובות המתמשכות רק בכיוון אחד ומסתיימות בהמרה מלאה של המגיבים הראשוניים לחומרים סופיים נקראות בלתי הפיכות.

דוגמה לתגובה כזו היא פירוק אשלגן כלורט (מלח ברטולט) בחימום:

2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2

התגובה תיפסק כאשר כל האשלגן כלורט הומר לאשלגן כלורי וחמצן. אין הרבה תגובות בלתי הפיכות.

אם מתנקזים תמיסות חומצה ואלקליות, נוצרים מלח ומים, למשל,

HCl + NaOH \u003d NaCl + H 2 O, ואם החומרים נלקחו בפרופורציות הנכונות, לתמיסה יש תגובה ניטרלית ואפילו לא נשארו בה עקבות של חומצה הידרוכלורית ונתרן הידרוקסיד. אם תנסה לבצע תגובה בתמיסה בין החומרים שנוצרו - נתרן כלורי ומים, אז לא יימצאו שינויים. במקרים כאלה, אומרים שהתגובה של חומצה עם אלקלי היא בלתי הפיכה, כלומר. אין תגובה גב. הרבה מאוד תגובות הן כמעט בלתי הפיכות בטמפרטורת החדר, למשל,

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl, 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O וכו'.

תגובות הפיכות. תגובות הפיכות הן אלו שמתקיימות בו זמנית בשני כיוונים מנוגדים זה לזה.

רוב התגובות הפיכות. במשוואות התגובות הפיכות, שני חצים המצביעים בכיוונים מנוגדים ממוקמים בין החלק השמאלי והימני. דוגמה לתגובה כזו היא סינתזה של אמוניה ממימן וחנקן:

∆H = -46.2 kJ/mol

בהנדסה, תגובות הפיכות הן בדרך כלל לא חיוביות. לכן, שיטות שונות (שינויים בטמפרטורה, לחץ וכו') הופכות אותם למעשה לבלתי הפיכים.

בלתי הפיך הן תגובות כאלה, שבמהלכן:

1) התוצרים המתקבלים עוזבים את כדור התגובה - הם משקעים בצורה של משקעים, משתחררים בצורה של גז, למשל

ВаСl 2 + Н 2 SO 4 = ВаSO 4 ↓ + 2НCl

Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + CO 2 ↓ + H 2 O

2) נוצרת תרכובת מנותקת מעט, למשל מים:

Hcl + NaOH \u003d H 2 O + NaCl

3) התגובה מלווה בשחרור גדול של אנרגיה, למשל, בעירה של מגנזיום

Mg + 1/2 O 2 \u003d MgO, ∆H \u003d -602.5 kJ/mol

במשוואות התגובות הבלתי הפיכות, סימן שוויון או חץ ממוקם בין החלק השמאלי והימני.

תגובות רבות כבר הפיכות בתנאים רגילים, מה שאומר שהתגובה ההפוכה ממשיכה במידה ניכרת. לדוגמה, אם מנסים לנטרל עם אלקלי תמיסה מימית של חומצה היפוכלורית חלשה מאוד, מסתבר שתגובת הניטרול לא הולכת עד הסוף והתמיסה היא בעלת סביבה בסיסית חזקה. זה אומר שהתגובה HClO + NaOH NaClO + H 2 O היא הפיכה, כלומר. התוצרים של תגובה זו, המגיבים זה עם זה, עוברים חלקית לתרכובות המוצא. כתוצאה מכך, לתמיסה יש תגובה בסיסית. התגובה של היווצרות אסטרים היא הפיכה (התגובה ההפוכה נקראת כיבוש): RCOOH + R "OH RCOOR" + H 2 O, תהליכים רבים אחרים.

כמו מושגים רבים אחרים בכימיה, מושג הפיכות הוא שרירותי במידה רבה. בדרך כלל, תגובה נחשבת בלתי הפיכה, ולאחריה ריכוזי חומרי המוצא נמוכים עד כדי כך שלא ניתן לגלותם (כמובן, הדבר תלוי ברגישות שיטות הניתוח). כאשר התנאים החיצוניים משתנים (בעיקר טמפרטורה ולחץ), תגובה בלתי הפיכה יכולה להיות הפיכה ולהיפך. אז בלחץ אטמוספרי ובטמפרטורות מתחת ל-1000 מעלות צלזיוס, התגובה 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O עדיין יכולה להיחשב בלתי הפיכה, בעוד שבטמפרטורה של 2500 מעלות צלזיוס ומעלה, המים מתפרקים למימן וחמצן בכ-4 %, ובטמפרטורה של 3000 מעלות צלזיוס - כבר ב-20%.

בסוף המאה ה-19 הכימאי הפיזיקלי הגרמני מקס בודנשטיין (1871–1942) חקר בפירוט את תהליכי היווצרות ופירוק תרמי של יוד מימן: H 2 + I 2 2HI. על ידי שינוי הטמפרטורה, הוא יכול להשיג זרימה דומיננטית של רק התגובה קדימה או רק התגובה ההפוכה, אבל במקרה הכללי, שתי התגובות הלכו בו זמנית בכיוונים מנוגדים. יש הרבה דוגמאות כאלה. אחת המפורסמות ביותר היא תגובת סינתזת אמוניה 3H 2 + N 2 2NH 3; תגובות רבות אחרות הן גם הפיכות, למשל, חמצון של דו תחמוצת הגופרית 2SO 2 + O 2 2SO 3, תגובות של חומצות אורגניות עם אלכוהול וכו'.

תגובה נקראת הפיכה אם הכיוון שלה תלוי בריכוזי החומרים המשתתפים בתגובה. לדוגמה, במקרה של התגובה הקטלטית ההטרוגנית N2 + 3H2 = 2NH3 (1), בריכוז נמוך של אמוניה במים גזים ובריכוז גבוה של חנקן ומימן, נוצרת אמוניה; להיפך, בריכוז גבוה של אמוניה, היא מתפרקת, התגובה הולכת בכיוון ההפוך. עם השלמת תגובה הפיכה, כלומר, עם הגעה לשיווי משקל כימי, המערכת מכילה הן את חומרי המוצא והן את תוצרי התגובה. התגובה נקראת בלתי הפיכה אם היא יכולה להתרחש רק בכיוון אחד ומסתיימת בהפיכה מוחלטת של חומרי המוצא למוצרים; דוגמה לכך היא פירוק חומרי נפץ. אותה תגובה, בהתאם לתנאים (טמפרטורה, לחץ), יכולה להיות הפיכה בעצם או בלתי הפיכה למעשה. תגובה הפיכה פשוטה (חד-שלבית) מורכבת משתי תגובות אלמנטריות המתרחשות בו-זמנית, הנבדלות זו מזו רק בכיוון של הטרנספורמציה הכימית. כיוון התגובה הסופית הנגישה לתצפית ישירה נקבע לפי איזו מהתגובות ההדדיות הללו יש מהירות גדולה יותר. לדוגמה, התגובה הפשוטה N2O4 Û 2NO2 (2) מורכבת מהתגובות היסודיות N2O4?2NO2 ו-2NO2?N2O4. M. I. Tyomkin.

שיווי משקל כימי.

שיווי משקל כימי- מצב המערכת שבו קצב התגובה קדימה (V 1) שווה לקצב התגובה ההפוכה (V 2). בשיווי משקל כימי, ריכוזי החומרים נשארים ללא שינוי. לשיווי משקל כימי יש אופי דינמי: תגובות קדימה ואחורות אינן נעצרות בשיווי משקל.

מצב שיווי המשקל הכימי מאופיין כמותית על ידי קבוע שיווי המשקל, שהוא היחס בין הקבועים של תגובות ישירות (K 1) והפוכות (K 2).

עבור התגובה mA + nB  pC + dD, קבוע שיווי המשקל הוא

K = K 1 / K 2 = ([C] p [D] d) / ([A] m [B] n)

קבוע שיווי המשקל תלוי בטמפרטורה ובאופי המגיבים. ככל שקבוע שיווי המשקל גדול יותר, כך שיווי המשקל מוסט לכיוון היווצרות תוצרי תגובה ישירה. במצב של שיווי משקל, המולקולות לא מפסיקות לחוות התנגשויות, והאינטראקציה ביניהן לא נפסקת, אבל ריכוזי החומרים נשארים קבועים. ריכוזים אלו נקראים שיווי משקל.

ריכוז שיווי משקל- ריכוז החומר המשתתף בתגובה כימית הפיכה שהגיעה למצב של שיווי משקל.

ריכוז שיווי המשקל מצוין על ידי הנוסחה של החומר, בסוגריים מרובעים, למשל:

עםשיווי משקל (H 2) \u003d או רשיווי משקל (HI) = .

כמו כל ריכוז אחר, ריכוז שיווי המשקל נמדד בשומות לליטר.

אם היינו לוקחים ריכוזים אחרים של החומרים ההתחלתיים בדוגמאות שחשבנו, אז לאחר הגעה לשיווי משקל היינו מקבלים ערכים אחרים של ריכוזי שיווי המשקל. ערכים חדשים אלה (מסומנים בכוכביות) יהיו קשורים לישנים באופן הבא:

באופן כללי, לתגובה הפיכה

א A+ בב ד D+ וו

במצב של שיווי משקל בטמפרטורה קבועה, נצפה הקשר

יחס זה נקרא חוק הפעולה ההמונית, אשר מנוסחת כך:

בטמפרטורה קבועה, היחס בין מכפלת ריכוזי שיווי המשקל של תוצרי התגובה, הנלקחים בחזקות השווים למקדמים, למכפלת ריכוזי שיווי המשקל של חומרי המוצא, הנלקחים בחזקות השווה למקדמים, הוא קבוע ערך.

ערך קבוע ( ל מ) נקרא קבוע שיווי משקלהתגובה הזו. המדד "c" בייעוד כמות זו מציין כי נעשה שימוש בריכוזים לחישוב הקבוע.

אם קבוע שיווי המשקל גדול, אז שיווי המשקל מוסט לכיוון תוצרי התגובה הישירה, אם הוא קטן, אז לכיוון חומרי המוצא. אם קבוע שיווי המשקל גדול מאוד, אז הם אומרים שהתגובה " כמעט בלתי הפיך,אם קבוע שיווי המשקל קטן מאוד, אז התגובה " למעשה לא עובד."
קבוע שיווי משקל - עבור כל תגובה הפיכה, הערך קבוע רק בטמפרטורה קבועה. עבור אותה תגובה בטמפרטורות שונות, קבוע שיווי המשקל מקבל ערכים שונים.
הביטוי לעיל לחוק הפעולה ההמונית תקף רק לתגובות שבהן כל המשתתפים הם גזים או חומרים מומסים. במקרים אחרים, המשוואה עבור קבוע שיווי המשקל משתנה במקצת.
לדוגמה, בתגובה הפיכה המתבצעת בטמפרטורה גבוהה

C (גר') + CO 2 2CO (g)

גרפיט קשיח C (gr) מעורב. באופן פורמלי, באמצעות חוק הפעולה ההמונית, אנו כותבים ביטוי לקבוע שיווי המשקל של תגובה זו, ומציין אותו ל":

גרפיט מוצק המונח בתחתית הכור מגיב רק מפני השטח, ו"ריכוזו" אינו תלוי במסת הגרפיט והוא קבוע לכל יחס של חומרים בתערובת הגז.

הכפל את צד ימין ושמאל של המשוואה בקבוע זה:

הערך המתקבל הוא קבוע שיווי המשקל של תגובה זו:

באופן דומה, לשיווי משקל של תגובה הפיכה אחרת המתרחשת גם בטמפרטורה גבוהה,

CaCO 3 (cr) CaO (cr) + CO 2 (g),

אנו מקבלים את קבוע שיווי המשקל

ל מ = .

במקרה זה, זה פשוט שווה לריכוז שיווי המשקל של פחמן דו חמצני.

מנקודת מבט מטרולוגית, קבוע שיווי המשקל אינו כמות פיזיקלית אחת. זוהי קבוצה של כמויות עם יחידות מדידה שונות, בהתאם לביטוי הספציפי של הקבוע דרך ריכוזי שיווי משקל. לדוגמה, לתגובה הפיכה של גרפיט עם פחמן דו חמצני [ ק ג] = 1 מול/ליטר, קבוע שיווי המשקל של התגובה של פירוק תרמי של סידן פחמתי הוא בעל אותה יחידת מדידה, וקבוע שיווי המשקל של התגובה של סינתזת יוד מימן הוא ערך חסר מימד. בכללי [ ק ג] = 1 (מול/ליטר) נ .

שינוי בשיווי משקל כימי. העיקרון של לה שאטלייר

העברת מערכת כימית בשיווי משקל ממצב שיווי משקל אחד לאחר נקראת תזוזה (שינוי) של שיווי משקל כימי, המתבצע ע"י שינוי הפרמטרים התרמודינמיים של המערכת - טמפרטורה, ריכוז, לחץ. כאשר שיווי המשקל מוזז לכיוון קדימה, מושגת עלייה בתפוקת המוצרים, ובהסטה לכיוון ההפוך - ירידה במידת ההמרה של המגיב. שניהם יכולים להיות שימושיים בהנדסה כימית. מכיוון שכמעט כל התגובות הפיכות במידה מסוימת, עולות שתי בעיות בתעשייה ובפרקטיקה במעבדה: כיצד להשיג תוצר של תגובה "שימושית" עם תפוקה מקסימלית וכיצד להפחית את התפוקה של תוצרים של תגובה "מזיקה". בשני המקרים, יש צורך להעביר את שיווי המשקל או לכיוון תוצרי התגובה, או לכיוון חומרי המוצא. כדי ללמוד כיצד לעשות זאת, אתה צריך לדעת מה קובע את מיקום שיווי המשקל של כל תגובה הפיכה.

מיקום שיווי המשקל תלוי ב:
1) על הערך של קבוע שיווי המשקל (כלומר, על אופי המגיבים והטמפרטורה),
2) על ריכוז החומרים המעורבים בתגובה ו
3) על לחץ (עבור מערכות גז זה פרופורציונלי לריכוזי החומרים).
להערכה איכותית של ההשפעה על שיווי המשקל הכימי של כל הגורמים השונים מאוד הללו, משתמשים באוניברסלי מטבעו העיקרון של לה שאטלייר(הכימאי הפיזיקלי והמטלורג הצרפתי אנרי לואי לה שאטלייר ניסח אותו ב-1884), אשר ישים לכל מערכות שיווי משקל, לא רק כימיות.

אם פועלים מבחוץ על מערכת בשיווי משקל, אז שיווי המשקל במערכת יזוז לכיוון שבו אפקט זה יפוצה חלקית.

כדוגמה להשפעה על מיקום שיווי המשקל של ריכוזי החומרים המשתתפים בתגובה, שקול את התגובה ההפיכה של קבלת מימן יוד

H 2 (g) + I 2 (g) 2HI (g) .

לפי חוק הפעולה ההמונית במצב של שיווי משקל

יש ליצור שיווי משקל בכור בנפח של 1 ליטר בטמפרטורה קבועה מסוימת, שבו הריכוזים של כל המשתתפים בתגובה זהים ושווים ל-1 מול/ליטר (= 1 מול/ליטר; = 1 מול /l; = 1 מול/ליטר). לכן, בטמפרטורה זו ל מ= 1. מכיוון שנפח הכור הוא 1 ליטר, נ(H 2) \u003d 1 מול, נ(I 2) \u003d 1 מול ו נ(HI) = 1 מול. בזמן t 1, בואו נכניס עוד 1 מול של HI לתוך הכור, הריכוז שלו ישתווה ל-2 מול/ליטר. אבל על מנת ל מנשאר קבוע, ריכוזי המימן והיוד אמורים לעלות, וזה אפשרי רק עקב פירוק חלק מיוד יוד המימן לפי המשוואה

2HI (g) \u003d H 2 (g) + I 2 (g).

תן עד הרגע של הגעה למצב חדש של שיווי משקל t 2 להתפרק איקסמול של HI, ולכן, 0.5 נוסף איקסמול H 2 ו-I 2. ריכוזי שיווי משקל חדשים של משתתפי תגובה: = (1 + 0.5 איקס) mol/l; = (1 + 0.5 איקס) mol/l; = (2 - איקס) מול/ליטר. החלפת הערכים המספריים של הכמויות בביטוי של חוק הפעולה ההמונית, נקבל את המשוואה

איפה איקס= 0.667. לכן, = 1.333 מול/ליטר; = 1.333 מול/ליטר; = 1.333 מול/ליטר.

מהירות תגובה ואיזון.

שתהיה תגובה הפיכה A + B C + D. אם נניח שהתגובות קדימה והיפוך מתרחשות בשלב אחד, אז קצבי התגובות הללו יהיו פרופורציונליים ישירות לריכוזי הריאגנטים: קצב התגובה הישירה v 1 = ק 1 [A][B], קצב תגובה הפוכה v 2 = ק 2 [C][D] (סוגריים מרובעים מציינים את הריכוזים המולאריים של הריאגנטים). ניתן לראות שככל שהתגובה הישירה מתמשכת, ריכוזי חומרי המוצא A ו-B יורדים בהתאמה, וגם קצב התגובה הישירה יורד. קצב התגובה ההפוכה, שהוא אפס ברגע הראשוני (אין מוצרים C ו-D), עולה בהדרגה. במוקדם או במאוחר, יגיע הרגע שבו שיעורי התגובות קדימה ואחורה ישתוו. לאחר מכן, הריכוזים של כל החומרים - A, B, C ו-D אינם משתנים עם הזמן. המשמעות היא שהתגובה הגיעה למצב שיווי משקל, וריכוזים של חומרים שאינם משתנים עם הזמן נקראים שיווי משקל. אבל, בניגוד לשיווי משקל מכני, שבו כל התנועה נעצרת, בשיווי משקל כימי, שתי התגובות - הן ישירות והן הפוכות - ממשיכות להימשך, אך קצביהן שווים ולכן נראה שלא מתרחשים שינויים במערכת. ישנן דרכים רבות להוכיח את זרימת התגובות קדימה ואחורה לאחר הגעה לשיווי משקל. לדוגמה, אם מעט איזוטופ מימן, דיוטריום D 2, מוכנס לתערובת של מימן, חנקן ואמוניה, שנמצאת בתנוחת שיווי משקל, אזי ניתוח רגיש יזהה מיד את נוכחותם של אטומי דאוטריום במולקולות האמוניה. ולהיפך, אם מעט אמוניה מפושטת NH 2 D מוכנסת למערכת, אזי דאוטריום יופיע מיד בחומרים הראשוניים בצורה של מולקולות HD ו-D 2. ניסוי מרהיב נוסף בוצע בפקולטה לכימיה של אוניברסיטת מוסקבה. צלחת הכסף הונחה בתמיסה של חנקתי כסף, ולא נצפו שינויים. לאחר מכן הוכנסה לתמיסה כמות לא משמעותית של יוני כסף רדיואקטיביים, ולאחר מכן לוחית הכסף הפכה לרדיואקטיבית. לא ניתן היה "לשטוף" את הרדיואקטיביות הזו לא על ידי שטיפת הצלחת במים או על ידי שטיפתה בחומצה הידרוכלורית. רק תחריט עם חומצה חנקתית או עיבוד מכני של פני השטח עם נייר זכוכית עדין הפך אותו ללא פעיל. יש רק דרך אחת להסביר את הניסוי הזה: יש החלפה מתמשכת של אטומי כסף בין המתכת לתמיסה, כלומר. במערכת יש תגובה הפיכה Ag (tv) - e - \u003d Ag +. לכן, הוספת יוני Ag + רדיואקטיביים לתמיסה הביאה ל"הטבעה" שלהם בלוח בצורה של אטומים ניטרליים חשמלית, אך עדיין רדיואקטיביים. לפיכך, לא רק תגובות כימיות בין גזים או תמיסות נמצאות בשיווי משקל, אלא גם תהליכי פירוק מתכות ומשקעים. לדוגמה, מוצק מתמוסס הכי מהר כאשר הוא מונח בממס טהור כאשר המערכת רחוקה משיווי משקל, במקרה זה תמיסה רוויה. בהדרגה יורד קצב ההמסה, ובמקביל עולה קצב התהליך ההפוך - מעבר של חומר מתמיסה למשקע גבישי. כאשר התמיסה הופכת לרוויה, המערכת מגיעה למצב של שיווי משקל, בעוד שקצב הפירוק וההתגבשות שווים, ומסת המשקע לא משתנה עם הזמן. כיצד המערכת יכולה "לעמוד נגד" שינויים בתנאים חיצוניים? אם, למשל, הטמפרטורה של תערובת שיווי המשקל מוגברת על ידי חימום, המערכת עצמה, כמובן, לא יכולה "להחליש" את החימום החיצוני, אלא שיווי המשקל בה מוסט בצורה כזו שחימום מערכת התגובה לטמפרטורה מסוימת דורש יותר חום מאשר במקרה, אלא אם כן האיזון הוסט. במקרה זה, שיווי המשקל מוסט כך שהחום נספג, כלומר. לקראת תגובה אנדותרמית. ניתן לפרש זאת כ"רצון של המערכת להחליש השפעות חיצוניות". מצד שני, אם יש מספר לא שווה של מולקולות גז בצד שמאל וימין של המשוואה, אז גם את שיווי המשקל במערכת כזו ניתן להזיז על ידי שינוי הלחץ. עם הגברת הלחץ, שיווי המשקל עובר לצד שבו מספר המולקולות הגזים קטן (ובאופן זה, כביכול, "מתנגד" ללחץ חיצוני). אם מספר המולקולות הגזים אינו משתנה במהלך התגובה

(H 2 + Br 2 (g) 2HBr, CO + H 2 O (g) CO 2 + H 2), אז הלחץ אינו משפיע על מיקום שיווי המשקל. יש לציין שכאשר הטמפרטורה משתנה, גם קבוע שיווי המשקל של התגובה משתנה, בעוד שכאשר רק הלחץ משתנה, הוא נשאר קבוע.

מספר דוגמאות לשימוש בעקרון של Le Chatelier לניבוי שינויים בשיווי המשקל הכימי. התגובה 2SO 2 + O 2 2SO 3 (d) היא אקסותרמית. אם הטמפרטורה תעלה, הפירוק האנדותרמי של SO 3 יקבל עדיפות ושיווי המשקל יעבור שמאלה. אם הטמפרטורה יורדת, שיווי המשקל יעבור ימינה. אז, תערובת של SO 2 ו- O 2, נלקחת ביחס סטוכיומטרי של 2: 1 ( ס"מ . סטוכיומריזם), בטמפרטורה של 400 מעלות צלזיוס ולחץ אטמוספרי הופך ל-SO 3 עם תשואה של כ-95%, כלומר. מצב שיווי המשקל בתנאים אלה מוסט כמעט לחלוטין לכיוון SO 3 . ב-600 מעלות צלזיוס, תערובת שיווי המשקל כבר מכילה 76% SO 3, וב-800 מעלות צלזיוס, רק 25%. לכן כאשר שורפים גופרית באוויר, נוצרים בעיקר SO 2 ורק כ-4% SO 3. עוד עולה ממשוואת התגובה שעלייה בלחץ הכולל במערכת תסיט את שיווי המשקל ימינה, ועם ירידה בלחץ שיווי המשקל יעבור שמאלה.

התגובה של הפשטה של מימן מציקלוהקסן עם היווצרות בנזן

C 6 H 12 C 6 H 6 + 3H 2 מתבצע בשלב הגז, גם בנוכחות זרז. תגובה זו הולכת עם הוצאת אנרגיה (אנדותרמית), אך עם עלייה במספר המולקולות. לכן, השפעת הטמפרטורה והלחץ עליו תהיה הפוכה בדיוק לזו הנצפית במקרה של סינתזת אמוניה. כלומר: עלייה בריכוז שיווי המשקל של בנזן בתערובת מקלה על ידי עלייה בטמפרטורה וירידה בלחץ, ולכן התגובה מתבצעת בתעשייה בלחצים נמוכים (2-3 אטמוספירה) ובטמפרטורות גבוהות (450-500). °C). כאן, עלייה בטמפרטורה היא "חיובית כפליים": היא לא רק מגבירה את קצב התגובה, אלא גם תורמת לשינוי בשיווי המשקל לקראת היווצרות תוצר המטרה. כמובן, ירידה גדולה עוד יותר בלחץ (לדוגמה, ל-0.1 אטמוספירה) תגרום להסטה נוספת של שיווי המשקל ימינה, אולם במקרה זה, יהיה מעט מדי חומר בכור, וקצב התגובה יהיה גם ירידה, כך שהפרודוקטיביות הכוללת לא תגדל, אלא תרד. דוגמה זו שוב מראה שסינתזה תעשייתית מוצדקת מבחינה כלכלית היא תמרון מוצלח בין סקילה לשאריבדיס.

העיקרון של Le Chatelier "עובד" במה שנקרא מחזור הלוגן, המשמש לייצור טיטניום, ניקל, הפניום, ונדיום, ניוביום, טנטלום ומתכות אחרות בעלות ניקיון גבוה. התגובה של מתכת עם הלוגן, למשל, Ti + 2I 2 TiI 4, ממשיכה עם שחרור חום, ולכן, ככל שהטמפרטורה עולה, שיווי המשקל עובר שמאלה. כך, ב-600 מעלות צלזיוס, טיטניום יוצר בקלות יודיד נדיף (שיווי המשקל מוסט ימינה), וב-110 מעלות צלזיוס, היודיד מתפרק (שיווי המשקל מוסט שמאלה) עם שחרור מתכת טהורה מאוד. מחזור כזה עובד גם במנורות הלוגן, שם טונגסטן שהתנדף מהספירלה והתיישב על קירות קרים יותר יוצר תרכובות נדיפות עם הלוגנים, שמתפרקות שוב בספירלה חמה, וטונגסטן מועבר למקומו המקורי.

בנוסף לשינוי הטמפרטורה והלחץ, ישנה דרך יעילה נוספת להשפיע על מיקום שיווי המשקל. תארו לעצמכם את זה מתערובת שיווי משקל

A + B C + D כל חומר מופרש. בהתאם לעיקרון של Le Chatelier, המערכת "תגיב" מיד להשפעה כזו: שיווי המשקל יתחיל להשתנות בצורה כזו שיפצה על אובדן של חומר נתון. לדוגמה, אם חומר C או D (או שניהם בבת אחת) יוסר מאזור התגובה, שיווי המשקל יעבור ימינה, ואם יוסרו חומרים A או B, הוא יזוז שמאלה. הכנסת כל חומר למערכת גם תשנה את שיווי המשקל, אבל לכיוון השני.

ניתן להסיר חומרים מאזור התגובה בדרכים שונות. לדוגמה, אם יש גופרית דו חמצנית בכלי סגור היטב עם מים, ייווצר שיווי משקל בין דו חמצני גזי, מומס ומגיב:

O 2 (g) SO 2 (p) + H 2 O H 2 SO 3. אם הכלי ייפתח, גופרית דו חמצנית תתחיל להתאדות בהדרגה ולא תוכל עוד להשתתף בתהליך - שיווי המשקל יתחיל לעבור שמאלה, עד שהחומצה הגופרתית תתפרק לחלוטין. ניתן להבחין בתהליך דומה בכל פעם שפותחים בקבוק לימונדה או מים מינרלים: מאזן CO 2 (g) CO 2 (p) + H 2 O H 2 CO 3 זז שמאלה כאשר CO 2 מתנדף.

הסרת מגיב מהמערכת אפשרית לא רק ביצירת חומרים גזים, אלא גם על ידי קשירת מגיב כזה או אחר עם היווצרות של תרכובת בלתי מסיסה המשקעת. לדוגמה, אם עודף של מלח סידן מוכנס לתמיסה מימית של CO 2, אז יוני Ca 2+ יווצרו משקע של CaCO 3, שיגיבו עם חומצה פחמנית; שיווי המשקל CO 2 (p) + H 2 OH 2 CO 3 יעבור ימינה עד שלא יישאר גז מומס במים.

ניתן לשנות את שיווי המשקל גם על ידי הוספת מגיב. לכן, כאשר תמיסות מדוללות של FeCl 3 ו-KSCN מתנקזות, מופיע צבע כתום-אדמדם כתוצאה מהיווצרות של תיאוציאנט ברזל (תיאוציאנט):

FeCl 3 + 3KSCN Fe(SCN) 3 + 3KCl. אם מוסיפים עוד FeCl 3 או KSCN לתמיסה, צבע התמיסה יגדל, מה שמעיד על הסטה של שיווי המשקל ימינה (כאילו החלשת ההשפעה החיצונית). עם זאת, אם מוסיפים עודף של KCl לתמיסה, אז שיווי המשקל יעבור שמאלה עם ירידה בצבע לצהוב בהיר.

בניסוח העיקרון של Le Chatelier, לא בכדי מצוין כי ניתן לחזות את תוצאות ההשפעה החיצונית רק עבור מערכות הנמצאות בשיווי משקל. אם האינדיקציה הזו מוזנחת, קל להגיע למסקנות שגויות לחלוטין. לדוגמא, ידוע כי אלקליות מוצקות (KOH, NaOH) מתמוססות במים עם שחרור כמות גדולה של חום - התמיסה מתחממת כמעט כמו כאשר מערבבים חומצה גופרתית מרוכזת במים. אם נשכח שהעיקרון חל רק על מערכות שיווי משקל, נוכל להגיע למסקנה שגויה שככל שהטמפרטורה עולה, המסיסות של KOH במים אמורה לרדת, מכיוון שדווקא השינוי הזה בשיווי המשקל בין המשקע לתמיסה הרוויה מוביל ל"היחלשות של ההשפעה החיצונית". עם זאת, תהליך המסת KOH במים אינו בשיווי משקל כלל, שכן מעורב בו אלקלי נטול מים, בעוד המשקע שנמצא בשיווי משקל עם תמיסה רוויה הוא KOH hydrates (בעיקר KOH 2H 2 O). המעבר של הידרט זה מהמשקע לתמיסה הוא תהליך אנדותרמי, כלומר. מלווה לא בחימום, אלא בקירור של התמיסה, כך שהעיקרון של Le Chatelier לתהליך שיווי משקל מתגשם גם במקרה זה. באותו אופן, כאשר ממיסים במים מלחים נטולי מים - CaCl 2, CuSO 4 וכו', התמיסה מתחממת, וכאשר מומסים הידרטים גבישיים CuSO 4 5H 2 O, CaCl 2 6H 2 O, היא מתקררת.

דוגמה מעניינת ומלמדת נוספת לשימוש לרעה בעיקרון של לה שאטליה ניתן למצוא בספרי לימוד ובספרות פופולרית. אם שמים במזרק גז שקוף תערובת שיווי משקל של חנקן דו-חמצני חום NO 2 ו-N 2 O 4 טטרוקסיד חסר צבע, ואז הגז נדחס במהירות עם בוכנה, עוצמת הצבע תגדל מיד, ולאחר זמן מה (עשרות של שניות) ייחלש שוב, אם כי לא יגיע למקור. חוויה זו מוסברת בדרך כלל כדלקמן. הדחיסה המהירה של התערובת גורמת לעלייה בלחץ ולכן בריכוז שני הרכיבים, כך שהתערובת הופכת כהה יותר. אבל עלייה בלחץ, בהתאם לעיקרון של Le Chatelier, מסיטה את שיווי המשקל במערכת 2NO 2 N 2 O 4 לכיוון חסר צבע N 2 O 4 (מספר המולקולות פוחת), כך שהתערובת מתבהרת בהדרגה, ומתקרבת לרמה חדשה. מיקום שיווי משקל, התואם ללחץ מוגבר.

הכשל של הסבר זה נובע מהעובדה ששתי התגובות - הדיסוציאציה של N 2 O 4 והדימריזציה של NO 2 - מתרחשות מהר ביותר, כך ששיווי המשקל ממילא מתבסס במיליוניות השנייה, כך שאי אפשר לדחוף הבוכנה כל כך מהר שתפר את שיווי המשקל. ניסיון זה מוסבר אחרת: דחיסת גז גורמת לעלייה משמעותית בטמפרטורה (כל מי שנאלץ לנפח צמיג עם משאבת אופניים מכיר את התופעה הזו). ובהתאם לאותו עיקרון של Le Chatelier, שיווי המשקל עובר מיידית לעבר תגובה אנדותרמית שמתלווה לקליטת חום, כלומר. לקראת ניתוק N 2 O 4 - התערובת מתכהה. ואז הגזים במזרק מתקררים באיטיות לטמפרטורת החדר, ושיווי המשקל עובר שוב לכיוון הטטרוקסיד - התערובת נעשית בהירה יותר.

העיקרון של Le Chatelier עובד היטב במקרים שאין להם שום קשר לכימיה. בכלכלה המתפקדת כרגיל, כמות הכסף הכוללת במחזור נמצאת בשיווי משקל עם הסחורה שכסף זה יכול לקנות. מה קורה אם "ההשפעה מבחוץ" היא הרצון של הממשלה להדפיס יותר כסף כדי לשלם חובות? בהתאם לעיקרון של לה שאטליה, האיזון בין סחורה לכסף יוסט באופן שיחליש את ההנאה של האזרחים מעוד כסף. כלומר, מחירי הסחורות והשירותים יעלו, ובדרך זו יושג שיווי משקל חדש. דוגמה אחרת. באחת מערי ארה"ב הוחלט להיפטר מהפקקים המתמשכים על ידי הרחבת כבישים מהירים ובניית מחלפים. זה עזר לזמן מה, אבל אז החלו תושבים מרוממים לקנות עוד מכוניות, כך שפקקי תנועה הופיעו במהרה - אבל עם "מצב איזון" חדש בין כבישים למכוניות נוספות.

אז, נסיק את המסקנות העיקריות לגבי השיטות לשינוי שיווי המשקל הכימי.

העיקרון של לה שאטלייר. אם נוצרת השפעה חיצונית על מערכת בשיווי משקל (ריכוז, טמפרטורה, שינוי לחץ), אז היא מעדיפה זרימה של אחת משתי התגובות ההפוכות שמחלישה את ההשפעה הזו.

	V 1
א+ב		בְּ
	V 2

1. לחץ. עלייה בלחץ (לגזים) מסיטה את שיווי המשקל לעבר תגובה המובילה לירידה בנפח (כלומר, ליצירת מספר קטן יותר של מולקולות).

2. עלייה בטמפרטורה מסיטה את מיקום שיווי המשקל לכיוון תגובה אנדותרמית (כלומר לכיוון תגובה המתקדמת עם ספיגת החום)

3. עלייה בריכוז חומרי המוצא והוצאת תוצרים מכדור התגובה מסיטה את שיווי המשקל לעבר תגובה ישירה. הגדלת ריכוזי חומרי המוצא [A] או [B] או [A] ו-[B]: V 1 > V 2 .

זרזים אינם משפיעים על מיקום שיווי המשקל.

העיקרון של Le Chatelier בטבע.
כאשר לומד נושא זה, אני תמיד רוצה לתת דוגמה לרצון של כל היצורים החיים לאיזון, פיצוי. לדוגמא: שינוי באוכלוסיית העכברים - שנת אגוזים - יש הרבה מזון לעכברים, אוכלוסיית העכברים גדלה במהירות. עם עלייה במספר העכברים כמות המזון יורדת, כתוצאה מהצטברות מכרסמים מתחילה גידול של מחלות זיהומיות שונות בקרב עכברים ולכן יש ירידה הדרגתית באוכלוסיית המכרסמים. לאחר פרק זמן מסוים, מתחיל שיווי משקל דינמי במספר העכברים הנולדים והגוססים, שינוי באיזון זה יכול להתרחש בכיוון זה או אחר בהשפעת תנאים חיצוניים, נוחים או לא נוחים.

בגוף האדם מתרחשים תהליכים ביוכימיים, אותם ניתן לווסת גם על פי העיקרון של Le Chatelier. לפעמים, כתוצאה מתגובה כזו, מתחילים להיווצר בגוף חומרים-רעלים הגורמים למחלה מסוימת. איך למנוע את התהליך הזה?

בואו נזכור שיטת טיפול כזו כמו הומאופתיה. השיטה מורכבת משימוש במינונים קטנים מאוד של אותן תרופות שבמינונים גדולים גורמות לסימני מחלה באדם בריא. כיצד פועל הרעל הסמים במקרה זה? תוצר של תגובה לא רצויה מוכנס לגוף, ולפי העיקרון של Le Chatelier, שיווי המשקל מוסט לכיוון חומרי המוצא. התהליך הגורם להפרעות כואבות בגוף נכבה.

חלק מעשי.

השליטה ברמת ההטמעה של הנושא הנלמד מתבצעת בצורה של מבחנים. מערכת מבחנים של משימות מנוסחות ומתוקננות בצורה תמציתית ומדויקת, שחלקן חייבות להינתן תוך זמן מוגבל, תשובות קצרות ומדויקות, המוערכות על ידי מערכת ניקוד. בעת הרכבת מבחנים, התמקדתי ברמות הבאות:

ביצועי רבייה של תלמידים ברמה זו מתרחשים בעיקר על סמך זיכרון.
הישגים פרודוקטיביים ברמה זו מחייבים את התלמידים להבין את הניסוחים, המושגים, החוקים הנלמדים, את היכולת לבסס את הקשר ביניהם.
יצירתי - יכולת ניבוי על סמך ידע קיים, עיצוב, ניתוח, הסקת מסקנות, השוואות, הכללות.

מבחנים סגוריםאו מבחנים שבהם על הנבדק לבחור את התשובה הנכונה מבין האפשרויות הניתנות.

א) רמת רבייה: מבחנים עם תשובות חלופיות, בהן על הנבדק לענות בכן או לא. קלע 1 נקודה.

תגובת הבעירה של זרחן-

זוהי תגובה הפיכה

א) כן ב) לא

תגובת פירוק

סידן פחמתי הוא

תגובה הפיכה

א) כן ב) לא

עליית טמפרטורה

מעודד פירוק

תחמוצת כספית II עבור כספית

וחמצן

א) כן ב) לא

במערכות חיים

הָפִיך

ותהליכים בלתי הפיכים

א) כן ב) לא.

מבחנים מרובים

באיזו מערכת יזוז שיווי המשקל הכימי ימינה כאשר הלחץ מוגבר?

2HI(g)↔H2(g)+I2(g)
C (tv) + S2 (g) ↔CS2 (g)
C3H6(g)+H2(g)↔С3H8(g)
H2(g)+F2(g)↔2HF(g) 1 נקודה

CO2(g)+C(tv)↔2SO(g)-173kJ עובר לכיוון תוצר התגובה בשעה

עלייה בטמפרטורה
באמצעות זרז
הורדת הטמפרטורה; 1 נקודה

על מצב שיווי המשקל הכימי במערכת

H2(g)+J2(g)↔2HJ(g)-Q

לא משפיע

עלייה בלחץ
עלייה בריכוז היוד
עליית טמפרטורה
ירידה בטמפרטורה; 1 נקודה

באיזו מערכת עלייה בריכוז המימן מסיטה את שיווי המשקל הכימי שמאלה?

C(tv)+2H2(g)↔СH4(g)
2NH3(g)↔N2(g)+3H2(g)
2H2(g)+O2(g)↔2H2O(g)
FeO(solid)+H2(g)↔Fe+H2O(g) נקודה אחת

באיזו מערכת עלייה בלחץ אינה משפיעה על השינוי בשיווי המשקל הכימי?

H2(g)+J2(g)↔2HJ(g)
SO2(g)+H2O(l)↔H2SO3(g)
CH4(g)+H2O(g)↔CO(g)+3H2(g)
4HCl(g)+O2(g)↔2H2O(g)+2Сl2(g) נקודה אחת

על שיווי המשקל הכימי במערכת

N2+3H2↔2NH3+Q

אין השפעה

עליה בטמפרטורות
עליית לחץ
סילוק אמוניה מאזור התגובה
יישום של זרז 1 נקודה

שיווי משקל כימי במערכת

2NO+O2↔2NO2+Q

עובר לכיוון היווצרות תוצר התגובה ב

עלייה בלחץ
עלייה בטמפרטורה
ירידה בלחץ
יישום של זרז 1 נקודה

בייצור חומצה גופרתית בשלב החמצון של SO2 ל-SO3 להגדלת התפוקה של המוצר

להגדיל את ריכוז החמצן
להעלות את הטמפרטורה
לחץ דם נמוך
הכנסת זרז; 1.5 נקודות

(שבירה של קשרי pi 65 קק"ל/מול, הפסקת קשר H-H 104 קק"ל/מול) היווצרות שני קשרי C-H 98+98=196 קק"ל/מול

כאשר תערובת התגובה מחוממת

האיזון יעבור ימינה
האיזון יעבור שמאלה
שיווי המשקל יזרום לשני הכיוונים באותה הסתברות
חומרים אלה אינם בשיווי משקל בתנאים שצוינו; 1.5 נקודות

שיווי משקל כימי במערכת

2NO2↔2NO+O2-Q

עובר לכיוון היווצרות חומרי מוצא

1) עליית לחץ

עלייה בטמפרטורה
ירידה בלחץ
השימוש בזרז; 1 נקודה

להזיז את שיווי המשקל ימינה במערכת

2NH3↔N2+3H2-Q

יש השפעה

ירידה בטמפרטורה
עליית לחץ
שימוש בזרז
עליה בטמפרטורות; 1 נקודה

תגובה בלתי הפיכה תואמת את המשוואה

חנקן + מימן = אמוניה
אצטילן + חמצן = פחמן דו חמצני + מים
מימן + יוד = יוד מימן
דו תחמוצת הגופרית + חמצן = אנהידריד גופרית; 1.5 נקודות

מבחנים מרובים, שבמהלכם על הנבדק לבחור 1-2 תשובות נכונות, או להתאים ל-2 תנאים מוצעים בבחירת תשובה.

באיזו מערכת שיווי המשקל הכימי יעבור לכיוון תוצרי התגובה, גם עם עלייה בלחץ וגם עם ירידה בטמפרטורה?

N2+O2↔2NO-Q
N2+3H2↔2NH3+Q
H2+CL2↔2HCL+Q
C2H2↔2C(tv)+H2-Q 1.5 נקודות

שיווי משקל כימי במערכת

+ -

NH3+H2O↔NH4+OH

יעבור לכיוון היווצרות אמוניה כאשר אמוניה מתווספת לתמיסה מימית

נתרן כלורי
נתרן הידרוקסידי
של חומצה הידרוכלורית
אלומיניום כלוריד; 1.5 נקודות

H2SO4

19) תגובת הידרציה אתילן CH2=CH2+H2O ↔ היא בעלת חשיבות מעשית רבה, אך היא הפיכה, כדי להזיז את שיווי המשקל התגובה ימינה, יש צורך

להעלות את הטמפרטורה (>280 מעלות צלזיוס)
להפחית את כמות המים בתערובת התגובה
להגביר את הלחץ (יותר מ-80 אטמוספרות)
להחליף את הזרז החומצי בפלטינה; 1 נקודה

תגובת הדה-הידרוגנציה של בוטאן היא אנדותרמית. כדי להזיז את שיווי המשקל של התגובה ימינה,

השתמש בזרז פעיל יותר, כגון פלטינה
להוריד את הטמפרטורה
להעלות את הלחץ
להעלות את הטמפרטורה 1 נקודה

עבור התגובה של האינטראקציה של חומצה אצטית עם מתנול עם היווצרות של אתר ומים, שינוי שיווי המשקל שמאלה יקודם על ידי

זרז מתאים
הוספת חומצה גופרתית מרוכזת
שימוש בחומרי מוצא מיובשים
הוספת אתר; 1.5 נקודות

מבחני הדרה

שינוי האיזון מושפע

שינוי לחץ
שימוש בזרז
שינוי בריכוז החומרים המעורבים בתגובה
שינוי טמפרטורה; 1 נקודה

עלייה או ירידה בלחץ משפיעה על השינוי בשיווי המשקל הכימי בתגובות

הולך עם שחרור חום
תגובות המערבות חומרים גזים
תגובות מתמשכות עם ירידה בנפח
תגובות הולכות עם עלייה בנפח; 1.5 נקודות

התגובה היא בלתי הפיכה

גחלים
שריפת זרחן
סינתזה של אמוניה מחנקן ומימן
שריפת מתאן; 1.5 נקודות

בדיקות קיבוץלכלול רשימה של נוסחאות מוצעות, משוואות, מונחים שיש לחלק לפי קריטריונים נתונים

עם עלייה בו זמנית בטמפרטורה וירידה בלחץ, שיווי המשקל הכימי יעבור ימינה במערכת

H2(g)+S(g)↔H2S(g)+Q
2SO2(g)+O2(g)↔2SO3(g)+Q
2NH3(g)↔N2(g)+3H2(g)-Q
2HCL(g)↔H2(g)+CL2(g)-Q; 2 נקודות

תגובת הידרוגנציה של פרופן היא אקסותרמית. כדי להעביר את שיווי המשקל הכימי ימינה, זה הכרחי

ירידה בטמפרטורה
עלייה בלחץ
ירידה בריכוז המימן
ירידה בריכוז הפרופן; 1 נקודה

משימות ציות.

בעת ביצוע מבחנים, הנבדק מתבקש להתאים את המרכיבים של שתי רשימות, עם מספר תשובות אפשריות.

שיווי המשקל של התגובה עובר ימינה. תביאו בתור.

א) CO + CL2 ↔ COCL2 (g) + Q 1) עם לחץ עולה

ב) N2+3H2↔2NH3+Q 2) כאשר הטמפרטורה עולה

ג) CO2 + C (מוצק) ↔2CO-Q 3) כאשר הלחץ יורד

ד) N2O(g)+S(t)↔2N2(g) 4) עם הגדלת שטח המגע; 2 נקודות

שיווי המשקל של התגובה מוסט לכיוון היווצרות תוצרי תגובה. תביאו בתור.

א) CH4 ↔ C + 2H2-Q 1) עם עלייה בריכוז המימן

ב) 2H2 + O2 ↔ 2H2O (g) + Q 2) עם עלייה בטמפרטורה

ג) CH3OH + CH3COOH↔CH3COOCH3 3) כאשר הלחץ יורד

ד) N2+O2↔2NO-Q 4) בעת הוספת אתר

5) בעת הוספת אלכוהול; 2 נקודות
מבחנים פתוחים או פתוחים, שבו הנבדק צריך להוסיף את מושגי הגדרת המשוואה או להציע פסק דין עצמאי לראיה.

משימות מסוג זה מהוות את החלק האחרון, בעל הדירוג הגבוה ביותר, במבחני USE בכימיה.

משימות משלימות.

על הנבדק לגבש תשובות תוך התחשבות במגבלות הקבועות במשימה.

הוסף את משוואת התגובה הקשורה להפיך ואקסותרמי בו זמנית

א) נתרן הידרוקסיד + חומצה חנקתית

ב) מימן + יוד

ג) חנקן + מימן

ד) דו תחמוצת הגופרית + חמצן

ה) פחמן דו חמצני + פחמן 2 נקודות

כתוב את משוואת התגובה לפי הסכימה, שממנה בחר את התגובות ההפיכות שבהן עלייה בטמפרטורה תגרום לשיווי המשקל לעבור ימינה:

1 2 3 4

N2 → NO → NO2 → HNO3 → NH4NO3 2 נקודות

מבחני מצגת בחינם.

על הנבדק לגבש באופן עצמאי את התשובות, כי לא מוטלות עליהן הגבלות במשימה.

31) רשום את הגורמים המסיטים את שיווי המשקל ימינה במערכת:

CO + 2H2↔ CH3OH(g)+Q 2 נקודות

32) רשום את הגורמים המעבירים את שיווי המשקל לכיוון היווצרות חומרי מוצא במערכת:

C (tv) + 2H2 (g) ↔CH4 (g) + Q 2 נקודות

תשובות למבחנים.

מס' מבחן. תשובה נכונה

B-1
G-3.4

א-2.3

B-1
G-2

B- N2+3H2↔2NH3+Q

Г-2SO2+O2↔2SO3+Q

1) N2+O2↔2NO-Q

2) 2NO+O2↔2NO2+Q

3) 4NO2+2H2O+O2↔4HNO3+Q

4) NH3+HNO3=NH4NO3

תגובה ראשונה

CO+2H2↔CH3OH+Q

שיווי המשקל עובר ימינה כאשר:

ירידה בטמפרטורה
עלייה בלחץ
הגדלת ריכוז CO
עלייה בריכוז H2
ירידה בריכוז האלכוהול

C+2H2↔CH4+Q

שיווי המשקל של התגובה עובר לכיוון חומרי המוצא עם: 1) עלייה בטמפרטורה

2) הפחתת לחץ

3) הורדת ריכוז המימן

4) עלייה בריכוז המתאן.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

אחמטוב, M.A.מערכת המשימות והתרגילים בכימיה אורגנית בצורת מבחן [טקסט] / M.A. Akhmetov, I.N. Prokhorov.-Ulyanovsk: IPKPRO, 2004.
Gabrielyan, O.S.דידקטיקה מודרנית של כימיה בית ספרית, הרצאה מס' 6 [טקסט] /O.S.Gabrielyan, V.G.Krasnova, S.T.Sladkov.// עיתון למורים לכימיה ומדעי הטבע (הוצאה לאור "ראשון בספטמבר") -2007.- מס' 22. -עמ' 4-13.
קברינה, א.א.חומרי חינוך והדרכה לקראת הבחינה הממלכתית המאוחדת. כימיה [טקסט] / A.A. Kaverina et al. - M .: Intellect Center, 2004.-160s.
קברינה, א.א.בחינת המדינה המאוחדת 2009. כימיה [טקסט] / A.A. Kaverina, A.S. Koroshchenko, D.Yu. Dobrotin / FIPI.-M .: Intellect Center, 2009.-272 p.
Leenson, I.A.תגובות כימיות, השפעה תרמית, שיווי משקל, מהירות [טקסט] / I. A. Leenson. M .: Astrel, 2002.-190s.
רדצקי, א.מ.עבודת אימות בכימיה בכיתות ח'-י"א: מדריך למורה [טקסט] / א.מ. רדצקי. מ.: הארה, 2009.-272p.
Ryabinina, O.A.הדגמה של העיקרון של Le Chatelier [טקסט] / O. O. Ryabinina, A. Ilarionov / / כימיה בבית הספר. -2008. - מס' 7. - עמ' 64-67.
Tushina.E.N.העיקרון של Le Chatelier וכמה שיטות טיפול [טקסט] / E.N. Tushina.// כימיה בבית הספר.-1993. מס' 2.-עמ' 54.
שלינסקי, ג.י.יסודות התיאוריה של תהליכים כימיים [טקסט] / G.I. שלינסקי. מ.: הארה, 1989.-234 עמ'.
סטרמפלר, ג.י.הכשרה מקדימה בכימיה [טקסט]

/ ג.י. שטרמפלר. M.: Bustard, 2007.-253p.

תגובות הפיכות ובלתי הפיכות.

הָפִיךבקינטיקה כימית, תגובות כאלה נקראות בו-זמנית ובאופן עצמאי מתרחשות בשני כיוונים - קדימה ואחורה, אך בקצב שונה. עבור תגובות הפיכות, אופייני שאחרי זמן מה לאחר שהן מתחילות, קצבי התגובות קדימה וההפוכה הופכים להיות שווים ונכנס מצב של שיווי משקל כימי.

כל התגובות הכימיות הן הפיכות, אך בתנאים מסוימים, חלקן יכולות להתקדם רק בכיוון אחד עד שהתוצרים הראשוניים נעלמים כמעט לחלוטין. תגובות כאלה נקראות בלתי הפיך. בדרך כלל, תגובות בלתי הפיכות שבהן לפחות תוצר תגובה אחד מוסר מאזור התגובה (במקרה של תגובה בתמיסות, הוא משקע או משתחרר בצורה של גז), או תגובות המלוות בחיוב גדול אפקט תרמי. במקרה של תגובות יוניות, התגובה היא כמעט בלתי הפיכה אם היא גורמת להיווצרות של חומר מסיס מאוד או מעט מנותק.

המושג של הפיכות תגובה שנחשב כאן אינו עולה בקנה אחד עם הרעיון של הפיכות תרמודינמית. תגובה הפיכה קינטית במובן התרמודינמי יכולה להתקדם באופן בלתי הפיך. על מנת שתגובה תיקרא הפיכה במובן התרמודינמי, קצב התהליך הישיר חייב להיות שונה לאין שיעור מקצב התהליך ההפוך, וכתוצאה מכך, התהליך בכללותו חייב להתקדם באיטיות אינסופית.

בתערובות גזים אידיאליות ובתמיסות נוזליות אידיאליות, שיעורי התגובות הפשוטות (חד-שלביות) מצייתות חוק הפעולה ההמונית. קצב התגובה הכימית (1.1) מתואר באמצעות משוואה (1.2), ובמקרה של תגובה ישירה, ניתן לייצג אותו כ:

היכן הוא קבוע הקצב של התגובה הישירה.

כך, קצב התגובה ההפוכה הוא:

(1.5)

בשיווי משקל, לכן:

(1.6)

משוואה זו מבטאת את חוק פעולת המסה לשיווי משקל כימי במערכות אידיאליות; K - co n s t a n t a r a v n o v e s and i.

קבוע התגובה מאפשר לך למצוא את הרכב שיווי המשקל של תערובת התגובה בתנאים נתונים.

ניתן להסביר את חוק הפעולה המונית עבור קצבי התגובה כדלקמן.

כדי שתתרחש פעולת תגובה, יש צורך בהתנגשות של מולקולות החומרים הראשוניים, כלומר. מולקולות צריכות להתקרב זו לזו במרחק בסדר ממדים אטומיים. הסתברות למצוא בנפח קטן כלשהו ברגע נתון למולקולות של חומר L, m מולקולות של חומר M וכו'. פרופורציונלי ל..... , לכן, מספר ההתנגשויות ליחידת נפח ליחידת זמן הוא פרופורציונלי לערך זה; זה מרמז על משוואה (1.4).