Химическое равновесие

Многие химические реакции протекают таким образом, что взятые вещества целиком превращаются в продукты реакции или, как говорят, реакция идет до конца. Так, например, бертолетова соль при нагревании вся без остатка превращается вхлористый калий и кислород: 2KClO3 = 2KCl + 3O2.

Обратное получение бертолетовой соли из хлористого калия и кислорода оказывается невозможным. Такого рода реакции называются практически необратимыми, или односторонними.

С другой стороны, действуя при такой же температуре водяным паром на порошкообразное железо, можно получить железную окалину и водород. Эта реакция выражается тем же уравнением, что и предыдущая, если читать его справа налево: 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2.

Таким образом, при одной и той же температуре будут протекать две прямо противоположные реакции: из железной окалины и водорода будут получаться железо и водяной пар, а из последних — снова железная окалина и водород.

Процессы, которые при одних и тех же условиях могут идти как в ту, так и в другую сторону, называются обратимыми, или двусторонними. Чтобы показать, что химический процесс обратим, в уравнении реакции заменяют знак равенства двумя стрелками, направленными в противоположные стороны: Fe3O4 + 4H2 ←→ 3Fe + 4H2O.

Исходные вещества, если даже они были взяты в эквивалентных количествах, никогда не расходуются полностью на образование продуктов реакции.

Реакция идет лишь до известного предела и затем как бы останавливается. Такое состояние системы реагирующих веществ, когда концентрации их не изменяются, называется химическим равновесием. Химическое равновесие достигается тогда, когда скорость прямой реакции становится равной скорости обратной реакции.

Нам представляется, что реакция остановилась и не идет дальше. Однако эта остановка только кажущаяся; обе реакции продолжают идти, но одна из них сводит на нет результаты другой. Установившееся между данными веществами химическое равновесие может сохраняться при неизменных условиях как угодно долго.

Процесс изменения концентраций, вызванный нарушением равновесия, называется смещением, или сдвигом, равновесия.

Если при этом происходит увеличение концентраций веществ, стоящих в правой половине уравнения (и, конечно, одновременное уменьшение концентраций веществ, стоящих слева), то говорят, что равновесие смещается вправо или в направлении течения прямой реакции; при обратном изменении концентрации говорят о смещении равновесия влево.