Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье
Как уже отмечалось ранее, химическое равновесие всегда отвечает определенным условиям. При изменении внешних параметров (температуры, концентрации, в некоторых случаях – давления) равновесие может нарушиться. Это объясняется тем, что изменение условий неодинаково влияет на скорости прямой и обратной реакций. Через некоторое время эти скорости вновь сравниваются (за счет изменения равновесных концентраций) и наступает состояние равновесия, отвечающее новым условиям. Изменение равновесных концентраций реагирующих веществ, вызванное изменением какого-либо параметра системы, называется смещением, или сдвигом, химического равновесия.
В 1884 г. Ле Шателье сформулировал принцип, который помогает качественно предсказать смещение химического равновесия при изменении одного из параметров:
Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказано внешнее воздействие, то равновесие сместится в направлении той реакции, которая ослабляет это воздействие.
Влияние изменения концентрации.
Введение в равновесную систему дополнительных количеств любого из реагирующих веществ ускоряет ту реакцию, в которой оно расходуется.
Например, в реакции:
2NO + O2 ⇄ 2NO2
повышение концентраций NO или O2 смещает равновесие вправо, повышение концентрации NO2 – влево. Равновесие смещается вправо также при уменьшении концентрации NO2, а при уменьшении концентрации NO или O2 – влево.
Влияние температуры.
Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции.
Таким образом, для того, чтобы судить о влиянии температуры на химическое равновесие, необходимо знать тепловой эффект (изменение энтальпии) реакции.
Например, реакция:
CO(газ) + H2O(пар) ⇄ CO2(газ) + H2(газ); 
= -43,0 кДж
характеризуется отрицательным значением стандартной энтальпии, следовательно, прямая реакция является экзотермической, обратная – эндотермической. Таким образом, при увеличении температуры равновесие сместится в сторону эндотермической, т.е., обратной реакции, а уменьшение температуры сместит равновесие в сторону экзотермической (прямой) реакции.
Влияние давления.
Изменение давления оказывает существенное влияние только на реакции, протекающие в газовой фазе.
При увеличении давления равновесие смещается в сторону образования меньшего числа моль (молекул) газа.
Действительно, уменьшение общего числа молекул в газовой смеси влечет за собой уменьшение давления в системе, что в свою очередь, ослабляет внешнее воздействие.
Так, уравнение обратимого процесса:
N2 + 3H2 ⇄ 2NH3,
показывает, что из четырех молекул в левой части (одной молекулы азота и трех молекул водорода) образуются две молекулы аммиака. Таким образом, повышение давления смещает равновесие вправо, а понижение давления – влево.
В тех случаях, когда в результате реакции число молекул остается постоянным, равновесие при изменении давления не смещается.
К таким реакциям относятся, например:
CO + H2O ⇄ CO2 + H2;
N2 + O2 ⇄ 2NO.