Πώς μπορεί να μετατοπιστεί μια χημική αντίδραση προς την επιθυμητή κατεύθυνση;

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να μετατοπίσετε μια χημική αντίδραση προς την επιθυμητή κατεύθυνση, η οποία συχνά αναφέρεται ως ο χειρισμός της ισορροπίας . Αυτό γίνεται με την εφαρμογή των αρχών της αρχής του le Chatelier , το οποίο δηλώνει ότι ένα σύστημα σε ισορροπία θα μετατοπιστεί σε μια κατεύθυνση που ανακουφίζει από το άγχος που εφαρμόζεται σε αυτό. Ακολουθεί μια κατανομή των κοινών τεχνικών:

1. Αλλαγή συγκέντρωσης:

* Προσθήκη αντιδραστηρίων: Η αύξηση της συγκέντρωσης των αντιδραστηρίων θα οδηγήσει την αντίδραση προς τα εμπρός, παράγοντας περισσότερα προϊόντα.

* Αφαίρεση προϊόντων: Η αφαίρεση των προϊόντων από το μίγμα της αντίδρασης, όπως σχηματίζονται, θα ευνοήσει επίσης την αντίδραση προς τα εμπρός, ωθώντας την ισορροπία προς τα δεξιά.

2. Αλλαγή θερμοκρασίας:

* Εξοθερμικές αντιδράσεις: Η μείωση της θερμοκρασίας ευνοεί την αντίδραση προς τα εμπρός (η θερμότητα είναι ένα προϊόν).

* ενδοθερμικές αντιδράσεις: Η αύξηση της θερμοκρασίας ευνοεί την αντίδραση προς τα εμπρός (η θερμότητα είναι αντιδραστήριο).

3. Αλλαγή πίεσης:

* Αντιδράσεις αερίου φάσης: Η αύξηση της πίεσης ευνοεί την πλευρά της αντίδρασης με λιγότερες γραμμομορείς αερίου. Η μείωση της πίεσης ευνοεί την πλευρά με περισσότερες γραμμομονείς αερίου.

* στερεές/υγρές αντιδράσεις: Οι αλλαγές πίεσης έχουν ελάχιστη επίδραση στις αντιδράσεις που περιλαμβάνουν στερεά και υγρά.

4. Προσθήκη καταλύτη:

* Καταλύτες: Ένας καταλύτης επιταχύνει εξίσου τον ρυθμό τόσο των εμπρόσθιων όσο και των αντίστροφων αντιδράσεων, αλλά δεν επηρεάζει τη θέση της ισορροπίας. Ωστόσο, επιτρέπει την επίτευξη της ισορροπίας πιο γρήγορα.

5. Χρήση συγκεκριμένων συνθηκών:

* Επιλεκτικότητα: Ορισμένες αντιδράσεις μπορούν να προσαρμοστούν για να παράγουν συγκεκριμένα προϊόντα χρησιμοποιώντας συγκεκριμένες συνθήκες όπως η θερμοκρασία, η πίεση ή οι ειδικοί διαλύτες. Αυτό είναι κρίσιμο για την οργανική χημεία και τις βιομηχανικές διαδικασίες.

Παράδειγμα:

Εξετάστε την αναστρέψιμη αντίδραση:

`` `

N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2nh3 (g) + θερμότητα

`` `

* Μετατόπιση προς τα προϊόντα: Για να παράγετε περισσότερη αμμωνία (NH3), θα μπορούσατε:

* Αύξηση της συγκέντρωσης N2 ή H2

* Αφαιρέστε το NH3 καθώς σχηματίζεται.

* Μειώστε τη θερμοκρασία (δεδομένου ότι είναι εξωθερμική).

* Αύξηση της πίεσης (λιγότερες γραμμομορείς αερίου στην πλευρά του προϊόντος)

Σημαντικές σημειώσεις:

* Ισορροπία: Ακόμη και με αυτούς τους χειρισμούς, ποτέ δεν θα εξαλείψετε πλήρως τα αντιδραστήρια ή τα προϊόντα. Η αντίδραση θα φτάσει σε ένα νέο σημείο ισορροπίας, ευνοώντας την επιθυμητή πλευρά.

* Πρακτικές εφαρμογές: Αυτές οι αρχές είναι απαραίτητες για τη βελτιστοποίηση των χημικών διεργασιών σε βιομηχανίες όπως τα φαρμακευτικά προϊόντα, την κατασκευή και την παραγωγή ενέργειας.

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε ένα πιο συγκεκριμένο παράδειγμα ή περαιτέρω εξήγηση για οποιαδήποτε από αυτές τις τεχνικές!