Тэнцвэрийг ихэвчлэн систем эсвэл бие махбодид үзүүлэх бүх нөлөөллүүд бие биенээ нөхөх онцгой төлөв гэж ойлгодог. Эсвэл огт байхгүй. Химийн шинжлэх ухаанд тэнцвэрийн тухай ойлголтыг янз бүрийн бодисуудын хооронд явагдах урвалд, эс тэгвээс тэдгээрийн үүсэх нөхцөл байдалд ашигладаг.
Тэнцвэрийн тухай ойлголт
Химийн урвалууд нь янз бүрийн шалгуурын дагуу олон ангилалтай байдаг ч химийн тэнцвэрт байдлын тухай ярихдаа буцах ба эргэлт буцалтгүй урвал гэж юу болохыг санах хэрэгтэй.
Хэрэв урвалын үр дүнд бие биетэйгээ харилцан үйлчилдэггүй бүтээгдэхүүн үүссэн бол тэдгээр нь эргэлт буцалтгүй урвалын тухай ярьдаг, өөрөөр хэлбэл тэд зөвхөн урагшлах чиглэлд явдаг. Ихэвчлэн тэдгээрийн нэг бүтээгдэхүүн нь хий, бага зэрэг задрах эсвэл уусдаггүй нэгдэл юм. Жишээ нь:
Pb(NO3)2 + 2ΗCl PbCl2↓ + 2HNO 3
Na2CO3 + 2ΗCl 2NaCl + CO2↑ + Η 2O
NaOΗ + ΗCl NaCl + Η2O
Урвуу урвалын бүтээгдэхүүнүүд хоорондоо харилцан үйлчлэлцэж, улмаар эхлэл бодисыг үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэлэсрэг чиглэсэн хоёр урвал нэгэн зэрэг явагдана. Хэрэв цаг хугацааны зарим үед тодорхой нөхцөлд урагшлах урвалын хурд нь урвуу урвалын хурдтай тэнцүү байвал химийн тэнцвэрт байдал бий болно.
Ийм тэнцвэрт байдал нь динамик гэж тодорхойлогддог гэдгийг дурдах хэрэгтэй. Өөрөөр хэлбэл, хоёр урвал үргэлжилсээр байгаа боловч түүний бүх оролцогчдын концентраци өөрчлөгдөөгүй хэвээр байх бөгөөд үүнийг тэнцвэрт байдал гэж нэрлэдэг.
Математикийн хувьд энэ төлөвийг тэнцвэрийн тогтмол (Kp) ашиглан илэрхийлдэг. аΑ + bB сс + dD тэгшитгэлээр тодорхойлсон бодисуудын харилцан үйлчлэл байг. Эсрэг урвалын хувьд үйлчилж буй массын хуулиар тэдгээрийн хурдыг тооцоолох томъёог бичиж болно. Эдгээр хурдууд тэнцвэрийн төлөвт тэнцүү байх тул хоёр эсрэг урвалын хурдны тогтмолуудын харьцааг илэрхийлэх боломжтой. Энд тэнцвэрийн тогтмолтой тоогоор тэнцүү байна.
Kr-ийн утга нь үргэлжилж буй урвалын бүрэн байдлыг тодорхойлоход тусална. Хэрэв Kp<1 байвал урагш чиглэсэн урвал бараг үргэлжлэхгүй. Хэрэв Кр>1 бол тэнцвэр нь бүтээгдэхүүн рүү шилждэг.
Тэнцвэрийн төрлүүд
Химийн тэнцвэр нь үнэн, илэрхий, худал. Жинхэнэ тэнцвэрийн шинж тэмдгүүд нь:
- Хэрэв гадны нөлөө байхгүй бол цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөггүй.
- Хэрэв гадны нөлөөлөл өөрчлөгдвөл (энэ нь температур, даралт гэх мэт) системийн төлөв мөн өөрчлөгдөнө. Гэхдээ нөхцөл байдлын анхны утгыг буцааж өгөхөд л хангалттай.тэнцэл нэн даруй сэргээгдэх болно.
- Жинхэнэ тэнцвэрт байдалд химийн урвалын бүтээгдэхүүн болон эхлэлийн бодисоос аль алинд нь хүрч болно.
Хэрэв эдгээр нөхцлүүдийн ядаж нэг нь хангагдаагүй бол ийм тэнцвэрт байдал илэрхий (хуваагдах чадвартай) гэж бид хэлдэг. Хэрэв гадаад нөхцөл өөрчлөгдөхөд системийн төлөв байдал эргэлт буцалтгүй өөрчлөгдөж эхэлбэл ийм тэнцвэрийг худал (эсвэл дарангуйлагдсан) гэж нэрлэдэг. Үүний нэг жишээ бол төмрийн хүчилтөрөгчтэй урвалд орох явдал юм.
Тэнцвэрийн тухай ойлголт нь термодинамик ба кинетикийн хувьд арай өөр юм. Термодинамик тэнцвэрийг тодорхой системийн Гиббсийн энергийн хамгийн бага утга гэж ойлгодог. Жинхэнэ тэнцвэрт байдал нь ΔG=0-ээр тодорхойлогддог. Урагш ба урвуу урвалын хурдыг тэнцүүлэх төлөвийн тухай, өөрөөр хэлбэл v1=v2, тэд тэнцвэр гэж юу вэ - кинетик.
Le Chatelier зарчим
Анри Ле Шателье 19-р зуунд тэнцвэрийн шилжилтийн хэв маягийг судалсан боловч тэрээр эдгээр бүх ажлыг нэгтгэн дүгнэж, тэнцвэрийг шилжүүлэх зарчмыг хожим Карл Браун томъёолжээ:
хэрэв тэнцвэрийн тогтолцоог гаднаас нь үйлчилбэл тэнцвэр нь үүссэн нөлөөллийг бууруулах чиглэлд шилжинэ
Өөрөөр хэлбэл, тэнцвэрийн системд ямар нэгэн нөлөөлөл байвал энэ нөлөөлөл хамгийн бага байхаар өөрчлөгдөх хандлагатай байдаг.
Тэнцвэрт шилжих
Тэгшитгэлийн жишээн дээр Ле Шателье зарчмын үр дагаврыг авч үзье.хариу үйлдэл:
N2+ 3Η22NΗ3+ Q.
Хэрэв та температурыг нэмэгдүүлбэл тэнцвэр нь эндотермик урвал руу шилжинэ. Энэ жишээнд дулаан ялгардаг бөгөөд энэ нь шууд урвал нь экзотермик бөгөөд тэнцвэр нь эхлэлийн бодис руу шилжинэ.
Хэрэв та даралтыг нэмэгдүүлбэл энэ нь тэнцвэрт байдал бага хэмжээний хийн бодис руу шилжихэд хүргэнэ. Дээрх жишээнд 4 моль хийн эхлэл материал, 2 моль хийн бүтээгдэхүүн байгаа нь тэнцвэр нь урвалын бүтээгдэхүүн рүү шилжинэ гэсэн үг.
Эхлэх бодисын концентрацийг нэмэгдүүлбэл тэнцвэр шууд урвалын чиглэлд болон эсрэгээр шилжинэ. Тиймээс, хэрэв та N2 эсвэл Η2-ийн концентрацийг нэмэгдүүлбэл тэнцвэр урагшлах чиглэлд, хэрэв аммиак байвал дараа нь эсрэг чиглэл.
