Химическое равновесие
СН3СН2ОН + НООССНз = СН3СН2ООССН3 + Н20 .
Этиловый Уксусная Этилацетат Вода
спирт кислота
Направление реакции — слева направо.
В другую такую же колбу мы нальем воды и этилацетата в количествах, эквивалентных содержанию спирта и кислоты в первой колбе. Теперь реакция пойдет справа налево: этилацетат будет расщепляться с присоединением воды и в результате образуются спирт и кислота.
Будем держать обе колбы при постоянной температуре и периодически определять в них состав смеси (измеряя, например, концентрацию уксусной кислоты, хотя можно выбрать для этого и другой компонент. В результате мы получим график, сходный с представленным на рис. 5-2. Из него видно, что сначала реакция идет быстро, но затем постепенно замедляется и в конце концов состав смеси в обеих колбах становится одинаковым: она содержит определенные количества спирта, кислоты, этилацетата и воды. В дальнейшем концентрации этих веществ уже не меняются: в смеси установилось равновесие. Оно одинаково независимо от того, с чего мы начали опыт — со спирта и кислоты или же с эквивалентного количества этилацетата.
Причина постоянства концентраций при химическом равновесии вовсе не в том, что реакции в колбах прекратились. Нет, этилацетат продолжает распадаться на кислоту и спирт, а спирт и кислота продолжают реагировать, образуя этилацетат. Но в системе, находящейся в равновесии, скорости прямой (слева направо) и обратной (справа налево) реакций одинаковы, так что в целом состав смеси не меняется.
Независимо от начального Состава смеси это равенство прямого и обратного процессов, т. е. равновесие, всегда будет достигаться “автоматически”. Поясним это следующими рассуждениями.Начнем с реакции, в которой участвуют этилацетат и вода. Молекулы этилацетата с некоторой долей вероятности могут распадаться на этиловый спирт и уксусную кислоту. Соответственно спирт и кислота тоже с некоторой вероятностью способны соединяться, образуя этилацетат. В исходной смеси этилацетата с водой единственно возможной реакцией вначале будет распад этого эфира, так что реакция пойдет справа налево; при этом количество
Рис. 5-2, Если мы возьмем систему веществ, реагирующих друг с другом, она будет постепенно приближаться к химическому равновесию, характерному для этой системы. После достижения равновесия концентрация веществ в системе не меняется. При движении химической системы к равновесию она может совершать работу, но это становится невозможным, после того как равновесие достигнуто.
этилацетата начнет постепенно уменьшаться, а кислоты и спирта — увеличиваться. По мере накопления последних двух веществ возрастает скорость образования из них этилацетата. Поскольку скорость одного процесса растет, а другого — падает, в какой-то момент их скорости должны уравняться, и тогда наступает химическое равновесие.
: Хотя равенство скоростей прямой и обратной реакций, т. е. равновесие, будет достигнуто независимо от соотношения концентраций в исходной смеси, состав конечной равновесной смеси будет зависеть от начальной концентрации реагентов и от температуры и давления, так как эти факторы влияют на скорости реакций. Если мы начнем с одного лишь этилацетата, без воды, то, поскольку для его расщепления нужна вода, реакция не пойдет и в равновесной “смеси” так и останется один этилацетат. Если количество добавленной воды очень мало, то равновесная смесь будет содержать в основном этилацетат и лишь ничтожные количества этилового спирта и уксусной кислоты.
Еще по теме Химическое равновесие:
- Теория равновесия культур - коэффициент этнического равновесия
- Химическое загрязнение
- 4.4. ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО И ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСОВ
- § 6. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ II ЗЕМЛИ
- под ред. Л.К.Марининой.. Безопасность труда в химической промышленности : учеб. пособие для студ. высш. учеб, заведений, 2006
- 5. Системы равновесия
- 3. Предельное равновесие
- Равновесие в природе
- IV. РАВНОВЕСИЕ ПОТРЕБИТЕЛЯ.
- 3.2.3. Моделирование процесса достижения равновесия