Как определить химическое равновесие

Начальные вещества (исходные), вступая во взаимодействие, превращаются в конечные (продукты). Это так называемая «прямая реакция». Но в ряде случаев одновременно начинает идти и обратная реакция, когда продукты превращаются в исходные вещества. И если скорость протекания прямой и обратной реакции становится одинаковой, это значит, что в системе установилось химическое равновесие. Как его можно определить?

Инструкция

1. Существует так называемый «статистический метод». Например, такой: смесь реагентов поместите в емкость (реактор), при постоянной температуре. Классическим примером считается реакция между йодом и водородом, протекающая по схеме: H2 + I2 = 2HI.
2. Экспериментальным путем было установлено, что реакция практически не идет при 200 градусах Цельсия, при температуре порядка 350 градусов, равновесие устанавливалось за несколько суток, а при температуре порядка 450 градусов – за считанные часы. Поэтому анализ реакционной системы проводите при температурном интервале 300–400 градусов.
3. Ход реакции быстро остановите путем сильного охлаждения сосуда (при помощи погружения его в большой объем холодной воды). После чего образовавшийся в реакторе йодистый водород растворите в той же самой воде, и методом количественного анализа определите, сколько его образовалось. Такой опыт проводите много раз при различных температурах, пока в системе не установите химическое равновесие (о чем будет свидетельствовать постоянное значение концентрации йодистого водорода). Такой метод применяется для медленно протекающих реакций.
4. Есть и динамический метод. Он используется прежде всего при анализе газовых реакций. В этих случаях ход реакций искусственно ускоряют либо повышая температуру, либо используя подходящий катализатор.
5. Физические методы заключаются, прежде всего, в измерении давления или плотности реакционной смеси. Поскольку, если в ходе реакции изменяется количество молей газообразных реагентов, то, соответственно, изменится и давление (при условии, что объем реакционной зоны останется прежним). И точно так же при изменении количества молей газообразных реагентов, меняется и их плотность.
6. Определить константы равновесия химической реакции вы можете, измерив парциальные (то есть индивидуальные) давления каждого реагента. Это весьма эффективный метод, но трудно применимый на практике. В большинстве случаев, его используют при анализе водородосодержащих газовых смесей. Он основан на свойстве водорода «просачиваться» сквозь стенки емкостей, изготовленных из металлов платиновой группы, при повышенных температурах.