Chirchiq davlat pedagogika universiteti fizika va kimyo fakulteti ilmiy va metadologik kimyo kafedrasi

II. Kimyoviy muvozanat
2.4.Kimyoviy muvozanatning siljishi.Le Shatele prinspi. Kimyoviy muvozanatning siljishi. Le-Shatele prinsipi. Agar muvozanatda turgan sistemaning biror parametri yoki reaksion muhitning sharoiti o`zgartirilmasa, sistema uzoq vaqt mobaynida bu muvozanat holatida turaveradi. Agar shu sistemaning biror parametri (sharoiti) o`zgarsa, sistemaning muvozanat holati buziladi. Boshqacharoq aytganda V to`g`ri V teskari(muvozanat holat) sharti o`zgarib, Vto`g`ri = Vteskari bo`lib qoladi. Bu holat faqatgina quyidagi ikki shart: Vto`g`ri > Vteskari yoki Vto`g`ri. < Vteskasri dan biri amalga oshganda ro`y beradi. Bunga kimyoviy muvozanatning siljishi deyiladi. Muvozanat o`ngga yoki chap tomonga siljiydi. Sistema kimyoviy muvozanati moddalar konsentratsiyalari (s), bosim (R) va temperatura (T) o`zgarganda siljishi mumkin. Bu faktorlarning muvozanatni siljishiga qanday ta`sir etishini ko`rib chiqamiz. Kimyoviy muvozanat siljishiga moddalar konsentratsiyasining ta`siri. Agar ammiak hosil bo`lishi reaksiyasida (muvozanatda turgan) dastlabki moddalardan N2 (yoki N2) ning konsentratsiyasini oshirsak massalar ta`siri konuniga ko`ra Vto`g`ri = Kto`g`ri[N2]*[H2] 3 ifodaga muvofiq to`g`ri reaksiya tezligi ortishiga olib keladi. Bunda sistemada N2 va H2 ning miqdori kamaya boshlaydi. NH3 miqdori muvozanat holatidagi nisbatan ortadi. Reaksion aralashmada NHz miqdorining ortishi o`z navbatida teskari reaksiya NH3 N2 + 3H2 tezligi Vtekari ortishiga sabab bo`ladi va ma`lum vaqtdan so`ng sistemada yangi muvozanat holati qaror topadi. Bu muvozanatda turgan sistemada yana N2 (yoki N2 )ning miqdorini oshirsak yana xuddi yuqoridagi singari holat qaytariladi. Kimyoviy muvozanat o`ng tomonga siljiydi (Vto`g`ri > Vteskari) va yana qaytadan muvozanat qaror topadi (Vteskari = Vto`g`ri). Agar sistemada reaksiya mahsuloti NH3 ning miqdori oshirilsa, muvozanat teskariga - chapga siljiydi (Vto`g`ri < Vteskari) va yana qaytadan muvozanat qaror topadi. Umuman, muvozanatda turgan sistemada dastlabki moddalar konsentratsiyasining ortishi bu moddalar miqdorini kamaytiruvchi reaksiya tezligi ortishi (Vto`g`ri > Vteskari) ga olib keladi, muvozanat o`ngga, ya`ni reaksiya mahsulotlari miqdori ortishi tomonga siljiydi. Reaksiya mahsulotlaridan birining miqdorini ortishi, shu mahsulot miqdorini kamaytiruvchi reaksiya, ya`ni dastlabki moddalar hosil bo`lish reaksiyasi (Vto`g`ri < Vteskari) tezligi ortishiga, muvozanatni chapga siljishiga olib keladi. Yuqorida aytilgan misolimizda dastlabki moddalar konsentratsiyalarining kamayishi teskari reaksiya, Vteskari < Vto`g`riortishiga, ya`ni shu moddalar miqdorini oshiruvchi reaksiya tezligi ortishiga olib keladi. Hosil bo`lgan mahsulot NH3 - ning miqdorini kamayishi Vto`g`ri > Vteskari ga olib keladi, muvozanat o`ngga siljiydi. Aksariyat hollarda, gazsimon moddalar ishtirokida boruvchi reaksiya (sistema) larda bosim o`zgarishining kimyoviy muvozanat siljishiga ta`siri ham xuddi yuqorida bayon etilgandek tushunilishi kerak. Azot, vodorod va ammiakdan iborat kimyoviy muvozanatda turgan sistemaning umumiy bosimi 3 marta (sistema hajmini 3 marta kamaytirish bilan) oshirilganda muvozanat qaysi tomonga siljishini tahlil etaylik. Bunda, bosimning 3 marta ortishi gazsimon moddalarning miqdori 3 marta ortshiga va muvozanat siljishiga sabab bo`ladi. Natijada muvozanat qaysi tomonga siljiydi? Shu savolga javob beraylik. Bosim o`zgarishigacha barcha moddalar konsentratsiyasi: [N2]muv., [H2]muv., [NH3]muv. Reaksiyalar tezliklari: Vto`g`ri = K [N2]muv.*[H2] 3 muv. va Vteskari = K [NH3] 2 muv. Gazlarning bosimi 3 marta oshirilganda ularning konsentratsiyalari: 3[N2]muv.; 3[H2]muv. va 3[NH3] bo`ladi. Har bir reaksiyaning tezligi: Vto`g`ri = K(3[N2]muv.) (3[H2]muv.) = 81 K[N2]muv.[H2]muv. Vteskari =K(3[NH3]muv.) = 9K[NH3]muv. bo`ladi. Demak, sistema bosimining 3 marta ortishi to`g`ri reaksiya tezligini 81 martaga, teskari reaksiya tezligini esa 9 marta ortishiga olib kelar ekan. Natijada to`g`ri reaksiya tezligi teskari reaksiya tezligidan 3 marta yuqori bo`lib, muvozanat buzilib (Vto`g`ri >> Vteskari bo`lgani uchun) o`ngga siljiydi. Bu holat reaksiya tenglamasining o`ng va chap tomonlaridagi stexiometrik koeffitsientlar (1 mol N + 3 mol H = 2 mol NH3 ) yig`indisi (4 mol mol) o`zaro teng bo`lmagani uchun ro`y beradi. Agar tenglamada dastlabki moddalar "mol" lar soni hosil bo`lgan moddalar "mol" lari soni bilan teng bo`lsa, masalan H2 + Cl2 = 2HCl (1 mol + 1 mol = 2 mol) bosimning o`zgarishi sistema muvozanatini o`zgaruviga olib kelmaydi. Lekin tenglamadagi moddalardan birortasining konsentratsiyasi o`zgarishi, muvozanatni u yoki bu tomonga siljitgan bo`lar edi. Yuqoridagilarga asosan xulosa qilsak, sistema hajmini kamaytirish bilan bosimning ortishi kimyoviy muvozanatni gaz molekulalari soni kamayadigan tomonga, ya`ni bosim kamayadigan tomonga siljitadi. Bosimning kamayishi esa muvozanatni bosim ortadigan tomongan siljitadi. Reaksiyaning o`ng va chap tomonlaridagi stexiometrik koeffitsientlar yig`indisi o`zaro teng bo`lsa, bosimning o`zgarishi muvozanat siljishiga ta`sir etmaydi. Temperaturaning ta`siri Kimyoviy muvozanat siljishiga temperaturaning ta`siri reaksiyaning endotermik yoki ekzotermik ekanligiga, ya`ni reaksiyaning issiqlik effektiga bog`liq bo`ladi. Agar ammiak hosil bo`lishi reaksiyasining o`rganishni davom ettiradigan bo`lsak: N2 + 3H2 2NH3 - H = - 46,2 kj/mol. Bu reaksiya issiqlik chiqishi bilan boradi, ekzotermik reaksiya ( H < O). Bu sistemada temperaturani oshirsak temperatura yutilishi bilan boradigan reaksiya 2NH3 N2 + 3H2 tezligi ortadi (Vto`g`ri < Vteskari) va muvozanat chap ga siljiydi. Temperatura pasaytirilsa, issiqlik chiqishi bilan boradigan reaksiya to`g`ri tezligi ortadi (Vto`g`ri > Vteskari) va muvozanat o`ngga NH3 hosil bo`lishi tomonga siljiydi. Har qanday muvozanatda turgan sistemada temperaturaning ortishi endotermik reaksiya tezligi ortishiga, temperaturaning pasayishi - ekzotermik reaksiya tezligi ortishiga olib keladi. Ko`rib chiqilgan kimyoviy muvozanat siljishiga uch faktor ta`siridan umumiy xulosa: agar muvozanatda turgan sistemaga tashqaridan ta`sir etilsa (moddalar konsentratsiyasi, bosimi, temperatura o`zgartirilsa) sistema o`z muvozanatini shu ta`sir kamayadigan reaksiya borishi tomoniga siljitadi. Buni kimyoviy muvozanat siljishi to`g`risida Le-Shatele prinsipi (yoki qoidasi) deyiladi. Bu qoida har qanday kimyoviy muvozanatda turgan reaksiya (texnologik jarayon) uchun qo`llanilib, jarayonlar borishini boshqarishning asosini tashkil etadi.