МАССАЛАР ӘРЕКЕТТЕСУ ЗАҢЫ - АНАЛИТИКАЛЫҚ ХИМИЯНЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗІ

Реакцияларды қайтымды және қайтымсыз деп бөледі. Қайтымды реакциялар екі бағытта жүрсе, қайтымсыздары – тек бір бағытта жүреді. (Бертолле ережесі бойынша).

Д-затының түзілуі (1) тура бағытта (оң), ал А, В заттары түзілетін бағыт (2) – кері бағыт (сол).

Тепе-теңдік константасындағы заттар концентрациясы үшін осы тепе-теңдік орнаған кездегісі алынады, ол әрине заттардың бастапқы концентрацияларынан не соңғысынан өзгеше болады, сондықтан тепе-теңдік константасының математикалық өрнегін көпшілік жағдайда былай жазады:

мұндағы: [D], [A], [B] – осы көрсетілген заттардың тепе-теңдік орнаған кездегі концентрациялары.

[A] = C_o(A) – ∆C(A), [B] = C_o(B) – ∆C(B).

Ал, С_о – заттардың бастапқы концентрациялары болса, ∆С(А,В) – осы тепе-теңдік орнағанға дейін жұмсалған концентрациясы болып табылады.

Қайтымды реакцияның энергетикалық диаграммасы төмендегі суретте берілген:

өнімі

Активті кешен

а ә

Әрине, қайтымды реакциялар заттар синтезі үшін өте тиімсіз, сондықтан реакцияны қалауымызша ығыстыра білгеніміз жөн болады. Тепе-теңдіктің ығысуына үш фактор: концентрация, қысым (газдар үшін) және температура әсер етеді. Ал, жылдамдыққа әсер ететін катализатор тепе-теңдіктің ығысуына әсері болмайды, ол тек тепе-теңдіктің орнау жылдамдығын өзгертуі мүмкін. Осы көрсетілген үш фактор әсерінен заттардың тепе-теңдік орнаған кездегі концентрациясына енуін тепе-теңдік ығысуы деп атайды.

а) Температура әсері

Реакция – эндотермиялық (тура бағыт). Егер де, реакция теңдігін осы бағытта ығыстырғымыз келсе, реакцияның эндотермиялық екендігін білгендіктен известь тасын күйдіріп, температураны арттыруымызға тура келеді.

Олай болса, тепе-теңдікте тұрған жүйені эндотермиялық реакция бағытына қарай ығыстыру үшін температураны жоғарылату қажеттігін білсек, экзотермиялық бағытына (кері) ығыстыру үшін температураны төмендету қажет-ақ.

ә) Концентрация әсері

Көпшілік жағдайда реакцияның көрнекі болуына байланысты мынандай реакция зертханалық жұмыс ретінде ұсынылады:

FeCl₃(c) + 3NH₄CNS(c) ↔ Fe(CNS)₃(c) + 3NH₄Cl(c)

Ал, енді тепе-теңдікті ығыстыру мақсатында сынауықтағы ерітіндіні төртке бөліп, бірін – салыстыру мақсатында қалтырып, қалғанына - NH₄Cl (кр), FeCl₃ (конц.), NH₄CNS (конц.) ерітінділерін кезекпен құю арқылы тепе-теңдіктің қай бағытқа ығысқандығын байқауға болады. Біз осы тәжірибеден байқалар өзгерістері бойынша, тепе-теңдіктің ығысуына концентрация әсерін түсінуімізге болады.

Аммоний роданидінің концентрлі ерітіндісін қосу, оның темір (ІІІ) хлоридінің молекулаларымен тағы да қосымша әрекеттесіп, реакция нәтижесінде түзілер темір (ІІІ) роданидінің мөлшерін арттырады яғни, реакция тура бағытқа ығысады, оны ерітінді бояуының қаныққандығынан көруге болады.

Ал, аммоний хлоридінің кристалдарын қосымша салу – оның қан-қызыл түсті темір роданидімен әрекеттесуіне тура келеді де, реакция кері бағытқа ығысады, сондықтан сынауықтағы ерітінді түсі солғынданады.

Олай болса, тепе-теңдікте тұрған жүйедегі заттардың біреуінің концентрациясын арттыру, сол зат концентрациясының кемітіп, оның жұмсалу бағытына ығыстырса, ал зат концентрациясын кеміту – сол заттың концентрациясының арттыру бағытына қарай ығыстырады.

б) Қысымның әсері

А(кр) + 2В₂(г) ↔ АВ₄ (г)

ν, моль 1 2 1

V_o, л 44,8 22,4
Қысым тепе-теңдікте тұрған жүйенің екі жағына да бірдей әсер етеді, бірақ, реакцияның сол жағындағы газ көлемі оң жағындағысынан екі есе көп. Сондықтан, қысымды арттырғанда физиканың заңы бойынша көлемдері теңескенше, көлемі көп жағынан аз жағына қарай ығысады, ал қысымды кеміту – керісінше әсер етеді.

Осы аталған факторлардың барлығының тепе-теңдікке әсерін Ле-Шателье (1884) принципі жинақтап, тұжырымдайды (кесте 6.1)

Тепе-теңдікте тұрған жүйенің жағдайының (t, c, p) біреуін өзгерту тепе-теңдікті сол өзгеріске қарсы әсер ететін бағытқа қарай ығыстырады.
Кесте 15. Ле-Шателье принципі

№	Фактор	Фактор өзгерісі	Тепе-теңдіктің ығысу бағыты
1	Концентрация	Арттыру	Концентрацияны кемітетін бағытқа
		Кеміту	Концентрацияны арттыратын бағытқа
2	Температура	Арттыру	Эндотермиялық реакция бағытына
		Кеміту	Экзотермиялық реакция бағытына
3	Қысым	Арттыру	Көлемі аз жаққа
		кеміту	Көлемі көп жаққа