Смещение равновесия при изменении концентрации какого-либо из веществ, участвующих в реакции

Пусть для системы водород, йодоводород и пары йода находятся в равновесии друг с другом при определенной температуре и давлении.

H_{2 (г)} + I_{2 (г)}↔ 2HI _(г)

Если ввести в систему дополнительное количество, например, водорода, то согласно закону действия масс увеличиться скорость прямой реакции, скорость обратной реакции не изменится. Концентрации водорода и паров йода со временем будут уменьшаться, а концентрация HI возрастать, что вызовет ускорение обратной реакции. Через некоторое время концентрации прямой и обратной реакций вновь станут равны – установится новое равновесие. В данном случае равновесие смещается вправо – в направлении течения прямой реакции. Если же увеличить концентрацию HI или уменьшить концентрации H₂ или I₂ - то равновесие смесится влево, в направлении течения обратной реакции.

Таким образом: при увеличении концентрации в равновесной системе какого-либо реагента равновесие смещается в сторону расхода этого реагента, при уменьшении концентрации какого-либо из веществ равновесие смещается в сторону его образования.

Смещение равновесия при изменении давления. Когда в реакцииучаствуют газы, равновесие может нарушаться при изменении объема системы.

Рассмотрим равновесную систему

2NO_(г) + O_2(г) ↔ 2 NO_2(г)

Скорости прямой и обратной реакций выражаются уравнениями:

u_пр = k₁ [NO]² [O₂]

u_обр = k₂ [NO₂]²

Если, не изменяя температуры, увеличить давление в два раза, объем системы уменьшится в 2 раза, концентрации газов увеличатся в 2 раза и будут равны соответственно 2[NO], 2[O₂] и 2[NO₂]. При этом скорости прямой и обратной реакций будут определятся уравнениями:

u′_пр = k₁ (2[NO]²) (2[O₂]) = 8u_пр

u′_обр = k₂ (2[NO₂]²) = 4u_обр

Таким образом, скорость прямой реакции увеличится в 8 раз, обратной в 4 раза, и равновесие сместится вправо. В данной реакции 2 объема NO взаимодействуют с 1 объемом O₂, образуется 2 объема NO₂, то есть реакция идет с уменьшением объема системы. Повышение давления смещает химическое равновесие в сторону реакции, идущей с уменьшением объема. При понижении давления наоборот, равновесие смещается в сторону реакции, идущей с увеличением объема системы.

Так, для равновесной системы

N₂O_4(г) ↔ 2 NO_2(г)

1 объем (V) 2 объема (V)

При повышении давления равновесие сместится влево, в сторону реакции, идущей с уменьшением объема, т.е в сторону образования N₂O₄.

В том случае, когда реакция протекает без изменения объема системы, повышение или понижение давления не вызывает смещения химического равновесия. Например, в системе

H_{2 (г)} + I_{2 (г)}↔ 2HI _(г)

1V 1V 2V

равновесие не нарушается при изменении объема системы или при изменении давления.