Wpływ ciśnienia na reakcje
Na stan równowagi reagującego układu można wpływać za pomocą odpowiednich bodźców zewnętrznych najczęstszymi są ciśnienie i temperatura. Wpływ czynników zewnętrznych na przesunięcie równowagi określa tzw. reguła przekory sformułowana przez Le Chateliera i Brauna według której: jeżeli w danym układzie zmienia się przynajmniej jeden z warunków określających stan równowagi chemicznej, to w układzie tym wzrasta szybkość jednej z dwóch przeciwnych reakcji, czyli mówiąc inaczej następuje przesunięcie równowagi w kierunku przeciwdziałającym bodźcowi. Obecnie rozważymy wpływ ciśnienia. Ciśnienie wpływa na przesunięcie stanu równowagi chemicznej wówczas, gdy w reakcji uczestniczą gazy i objętość substratów jest różna od objętości produktów. Ogólnie można stwierdzić, że wzrost ciśnienia powoduje przesunięcie równowagi w kierunku mniejszej objętości. Objętość substratów i produktów łatwo określić mając na uwadze, że mol jakiegokolwiek gazu w określonych warunkach ma zawsze taką samą objętość. Tak więc współczynniki reakcji określają objętość tak substratów jak i produktów. Przykład: 3H2+N2=2NH3 objętość substratów 4 mole (4x22,dm3) i produktów 2 mole czyli (2x22,4 dm3) tak więc objętość substratów jest większa od objętości produktów a więc wzrost ciśnienia bedziew powodował przesunięcie w kierunku mniejszej objętości a więc produktów. Symbolicznie można to zapisać: p↑→: co oznacza wzrost ciśnienia p(↑) powoduje przesunięcie równowago reakcji w prawo (→).
Wpływ ciśnienia
Zmiany ciśnienia wpływają na położenie stanu równowagi dla reakcji chemicznych przebiegających w fazie gazowej, gdzie następuje zmiana objętości.
Dla wyjaśnienia rozpatrzymy trzy typy reakcji;
Typ 1. To reakcja syntezy, w wyniku której z kilku substaratów powstaje jeden produkt. Przykładem jest reakcja otrzymywania amoniaku.
N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)
W warunkach p,T = const objętość produktów jest mniejsza niż objetość substratów - przemiana substratów w produkty powoduje zmniejszenie sumarycznej ilości reagentów. Jeżeli zakłócimy stan równowagi układu zwiększając ciśnienie, to nastąpi przemiana dodatkowej ilości substratów w produkty, w wyniku czego zmniejszy się sumaryczna ilość reagentów w układzie a tym samym ciśnienie.
Typ 2. To reakcja, gdzie z jednego substratu powstaje kilka produktów. Przykładem jest reakcja.
CH3-CH2-CH3(g) <=> CH2=CH-CH3(g) + H2(g)
Efekt wzrostu ciśnienia jest odwrotny niż w reakcji I typu - stan równowagi zostaje przesuniety na korzyść substratów.
Typ 3. To reakcja gdzie nie następuje zmiana objetości. Przykładem jest reakcja.
CO(g) + H2O(g) <=> CO2(g) + H2(g)
Zmiany ciśnienia nie wywierają żadnego wpływu na położenie stanu równowagi.
Dla roztworów cieklych - umiarkowane zmiany ciśnienia nie wpływają na położenie stanu równowagi reakcji.
1