Tìm kiếm khái niệm hóa học

Hãy nhập vào khái niệm bất kỳ để bắt đầu tìm kiếm

Cân bằng hóa học | Khái niệm hoá học

Trong phản ứng hóa học, khái niệm cân bằng hóa học dùng để chỉ trạng thái của phản ứng thuận nghịch mà tại đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. Ở trạng thái cân bằng, không phải là phản ứng dừng lại mà phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn diễn ra nhưng với tốc độ bằng nhau. Điều này có nghĩa là trong một đơn vị thời gian: nồng độ các chất phản ứng giảm đi bao nhiêu theo chiều thuận lại được tạo ra bấy nhiêu theo phản ứng nghịch. Do đó, cân bằng hóa học là cân bằng động.


1. Phản ứng một chiều, phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học.

- Trong nhiều quá trình hóa học, các chất phản ứng có thể biến hóa hoàn toàn thành sản phẩm của phản ứng. 

Ví dụ:

Khi được đốt nóng và có mặt chất xúc tác MnO2, muối KClO3 phân hủy hoàn toàn thành KCl và O2 theo phản ứng:

2KClO3MnO2, t0 2KCl + 3O2

Nhưng KCl và O2 không thể kết hợp với nhau tạo thành KClO3. Những phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều như vậy gọi là phản ứng một chiều. 

- Phản ứng thuận nghịch là phản ứng ở cùng điều kiện có thể xảy ra theo hai chiều ngược nhau:

Ví dụ: Khi đun nóng bột sắt Fe3O4 tới 450oC, từ từ cho một luồng khí H2 đi qua t thu được bột sắt và hơi nước

Fe3O4 (r) + 4H2(k)  450o 3Fe(r) + 4H2O(k)

Trái lại, ở cùng điều kiện khi ta cho hơi nước đi qua bột sắt nóng đỏ ở 450oC, ta lại thu được bột sắt từ oxit

3Fe(r) + H2O(k)     450oC Fe3O4(r) + 4H2 (k)

Tóm lại, ở cùng điều kiện ta có hai phản ứng ngược chiều. Người ta thường viết phản ứng thuận nghịch này như sau:

Fe3O4 + H2 450o 3Fe + 4H2

- Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch là không hoàn toàn. 

- Một phản ứng thuận nghịch trước sau sẽ đạt trạng thái cân bằng: tại đó áp suất hơi của các chất khí (hoặc nồng độ mol của từng chất...) là không đổi.

- Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. Cân bằng hóa học là cân bằng động

hinh-anh-can-bang-hoa-hoc-63-0

Đại lượng đặc trưng cho trạng thái cân bằng của một phản ứng thuận nghịch là hằng số cân bằng KC

2. Sự chuyển dịch cân bằng

Sự chuyển dịch cân bằng hóa học là sự di chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cân bằng.

Những yếu tố làm chuyển dịch cân bằng là nồng độ, áp suất và nhiệt độ. Chúng được gọi là các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học

a. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học cần biết khái niệm phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt.

Các phản ứng hóa học thường kèm sự giải phóng hoặc hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt. Thí dụ, khi cho vôi sống (CaO) tác dụng với nước, ta thấy hỗn hợp tạo thành sôi lên. Phản ứng như thế là phản ứng tỏa nhiệt. Ngược lại, khi nung đá vôi (CaCO3) để sản xuất vôi sống, ta phải liên tục cung cấp nhiệt cho phản ứng. Đó là phản ứng thu nhiệt.

Để chỉ lượng nhiệt kèm theo mỗi phản ứng hóa học, người ta dùng đại lượng nhiệt phản ứng, kí hiệu là H. Phản ứng tỏa nhiệt thì các chất phản ứng mất bớt năng lượng nên giá trị H <0. Ngược lại, phản ứng thu nhiệt các chất phản ứng phải lấy thêm năng lượng để tạo ra các sản phẩm, nên giá trị H>0.

Thí dụ:

CaO + H2O   Ca(OH)2      =-65kJCaCO3        toCaO + CO2     = + 178kJ

Kết luận: Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là làm giảm tác động của việc tăng nhiệt độ và khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng tỏa nhiệt, chiều làm giảm tác động của việc giảm nhiệt độ.

b. Ảnh hưởng của nồng độ

Xét hệ cân bằng sau trong một bình kín ở nhiệt độ cao không đổi:

C(r) + CO2(k) 2CO(k)

Khi phản ứng đang ở trạng thái cân bằng, nghĩa là vt = vn, nồng độ các chất trong phản ứng không biến đổi nữa.

Nếu ta cho thêm vào hệ một lượng khí CO2, nồng độ CO2 trong hệ sẽ tăng lên làm cho ngay lúc đó vt trở nên lớn hơn vn, CO2 sẽ phản ứng thêm với C tạo ra CO cho đến khi vt lại bằng vn, lúc đó cân bằng mới được thiết lập. Ở trạng thái cân bằng mới, nồng độ các chất sẽ khác với ở trạng thái cân bằng cũ.

Vậy, khi thêm CO2 vào hệ cân bằng, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều từ trái sang phải (theo chiều thuận), chiều làm giảm nồng độ CO2 thêm vào

Kết luận, khi tăng hoặc giảm nồng độ một chất trong cân bằng, thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động của việc tăng hoặc giảm nồng độ của chất đó.

Lưu ý rằng, nếu trong hệ cân bằng có chất rắn (ở dạng nguyên chất), thì việc thêm hoặc bớt lượng chất rắn không ảnh hưởng đến cân bằng, nghĩa là cân bằng không chuyển dịch.

c. Ảnh hưởng của áp suất

∙ Xét cân bằng sau:

N2O4(k) ⇌ 2NO2(k)

- Khi tăng áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất.

- Khi giảm áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng áp suất.

∙ Kết luận:

- Khi tăng hoặc giảm áp suất chung của hệ cân bằng thì cân bằng bao giờ cũng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động của việc tăng hoặc giảm áp suất đó.

- Lưu ý: Khi số mol khí ở 2 vế bằng nhau (hoặc phản ứng không có chất khí) thì áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng.

Thí dụ:

H2(k)+I2(k)⇌2HI(k)

Fe2O3(r)+3CO(k)⇌2Fe(r)+3CO2(k)

∙ Kết luận:

- Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

d. Vai trò của chất xúc tác

- Chất xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.

- Vai trò chất xúc tác là làm tăng tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch với số lần bằng nhau.

- Khi chưa cân bằng thì chất xúc tác làm cho cân bằng thiết lập nhanh hơn.

4. Ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất

Xem xét một số thí dụ sau để thấy ý nghĩa của tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học trong sản xuất hóa học:

∙ Thí dụ 1:

2SO2(k) + O2(k) ⇌ 2SO3(k)                 ΔH<0

- Ở nhiệt độ thường, phản ứng xảy ra chậm. Để tăng tốc độ phản ứng phải dùng chất xúc tác và tăng nhiệt độ. Nhưng đây là phản ứng tỏa nhiệt, nên khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch làm giảm hiệu suất phản ứng. Để hạn chế tác dụng này, người ta dùng một lượng dư không khí, nghĩa là tăng nồng độ oxi, làm cho cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

∙ Thí dụ 2:

N2(k)+ 3H2(k) ⇌ 2NH3(k)                  ΔH<0

- Ở nhiệt độ thường, tốc độ phản ứng xảy ra rất chậm; nhưng ở nhiệt độ cao, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch; do đó, phản ứng này phải được thực hiện ở nhiệt độ thích hợp, áp suất cao và dùng chất xúc tác.

Tổng số đánh giá:

Xếp hạng: / 5 sao

Các khái niệm hoá học liên quan

Amoniac

Dung dịch amoniac, còn được gọi là nước amoniac, amoni hydroxit, rượu ammoniacal, amoniac nước, hoặc (không chính xác) amoniac, là một dung dịch amoniac trong nước. Nó có thể được biểu thị bằng ký hiệu NH3(aq).

Xem chi tiết

Hiện tượng khói mù quang hóa

Sương mù thông thường là hiện tượng hơi nước ngưng tụ thành các hạt nhỏ li ti trong lớp không khí sát mặt đất, nó giảm tầm nhìn ngang xuống dưới 1km. Sương mù quang hóa ( khói mù quang hóa) được gọi dưới tên Smog - sương khói ( fog sương, smoke khói) là hỗn hợp các chất phản ứng và các sản phẩm sinh ra khí Hidrocacbon và các oxit Nito cùng có trong không khí dưới tác dụng của bức xạ mặt trời để hình thành những hợp chất như andehit, ozon, PAN. Sương mù quang hóa xẩy ra ở tầng đối lưu của khí quyển, nơi tập trung phần lớn các chất ô nhiễm của khí quyển như NOx, các hợp chất VOC...

Xem chi tiết

Phản ứng oxi hóa - khử trong hóa hữu cơ

Trong Hóa hữu cơ, những phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa cũng được gọi là phản ứng oxi hóa - khử, cách tính số oxi hóa cho mỗi nguyên tử cũng tuân theo các quy tắc như đối với các hợp chất vô cơ. Tuy nhiên, vì tiêu điểm của sự chú ý tập trung vào phân tử chất hữu cơ (chứ không phải đồng đều cho cả tác nhân vô cơ) nên để xác định đâu là sự oxi hóa, đâu là sự khử người ta thường xem xét sự thay đổi số oxi hóa ở phân tử hợp chất hữu cơ trước và sau phản ứng.

Xem chi tiết

Phân vi lượng

Phân vi lượng là loại phân chứa một lượng nhỏ các nguyên tố như: bo, kẽm, mangan,…dưới dạng hợp chất. Nên bón phân vi lượng cùng với phân vô cơ hoặ hữu cơ, tùy thuộc vào từng loại cây và từng loại đất.

Xem chi tiết

Đồng

Đồng là nguyên tố hóa học ở ô thứ 29, chu kì 4, nhóm IB trong bảng hệ thống tuần hoàn, có kí hiệu hóa học là Cu. Đồng là kim loại dẻo và độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao. Đồng nguyên chất mềm và dễ uốn, bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ. Đồng được sử dụng làm chất dẫn điện và nhiệt, vật liệu xây dựng và thành phần của các hợp kim khác nhau.

Xem chi tiết
Xem tất cả khái niệm hoá học

Một số định nghĩa cơ bản trong hoá học.

Mol là gì?

Trong hóa học, khái niệm mol được dùng để đo lượng chất có chứa 6,022.10²³ số hạt đơn vị nguyên tử hoặc phân tử chất đó. Số 6,02214129×10²³ - được gọi là hằng số Avogadro.

Xem thêm

Độ âm điện là gì?

Độ âm điện là đại lượng đặc trưng định lượng cho khả năng của một nguyên tử trong phân tử hút electron (liên kết) về phía mình.

Xem thêm

Kim loại là gì?

Kim loại (tiếng Hy Lạp là metallon) là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương (cation) và có các liên kết kim loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation trong đám mây các điện tử.

Xem thêm

Nguyên tử là gì?

Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của nguyên tố hóa học không thể chia nhỏ hơn được nữa về mặt hóa học.

Xem thêm

Phi kim là gì?

Phi kim là những nguyên tố hóa học dễ nhận electron; ngoại trừ hiđrô, phi kim nằm bên phải bảng tuần hoàn.

Xem thêm

Những sự thật thú vị về hoá học có thể bạn chưa biết

Sự thật thú vị về Hidro

Hydro là nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn. Nó là nguyên tử đơn giản nhất có thể bao gồm một proton trong hạt nhân được quay quanh bởi một electron duy nhất. Hydro là nguyên tố nhẹ nhất trong số các nguyên tố và là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ.

Xem thêm

Sự thật thú vị về heli

Heli là một mặt hàng công nghiệp có nhiều công dụng quan trọng hơn bong bóng tiệc tùng và khiến giọng nói của bạn trở nên vui nhộn. Việc sử dụng nó là rất cần thiết trong y học, khí đốt cho máy bay, tên lửa điều áp và các tàu vũ trụ khác, nghiên cứu đông lạnh, laser, túi khí xe cộ, và làm chất làm mát cho lò phản ứng hạt nhân và nam châm siêu dẫn trong máy quét MRI. Các đặc tính của heli khiến nó trở nên không thể thiếu và trong nhiều trường hợp không có chất nào thay thế được heli.

Xem thêm

Sự thật thú vị về Lithium

Lithium là kim loại kiềm rất hoạt động về mặt hóa học, là kim loại mềm nhất. Lithium là một trong ba nguyên tố được tạo ra trong BigBang! Dưới đây là 20 sự thật thú vị về nguyên tố Lithium - một kim loại tuyệt vời!

Xem thêm

Sự thật thú vị về Berili

Berili (Be) có số nguyên tử là 4 và 4 proton trong hạt nhân của nó, nhưng nó cực kỳ hiếm cả trên Trái đất và trong vũ trụ. Kim loại kiềm thổ này chỉ xảy ra tự nhiên với các nguyên tố khác trong các hợp chất.

Xem thêm

Sự thật thú vị về Boron

Boron là nguyên tố thứ năm của bảng tuần hoàn, là một nguyên tố bán kim loại màu đen. Các hợp chất của nó đã được sử dụng hàng nghìn năm, nhưng bản thân nguyên tố này vẫn chưa bị cô lập cho đến đầu thế kỉ XIX.

Xem thêm

So sánh các chất hoá học phổ biến.

Rh2O3Cf(NO3)4

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Rhodi(III) oxit và chất Californi(IV) nitrat

Xem thêm

Na3RhCl6TlOH

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Natri hexaclororhodat(III) và chất Thali(I) hidroxit

Xem thêm

Zn2P2O7NaAlSiO4

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Kẽm pyrophotphat và chất Natri nhôm silicat

Xem thêm

AlAlO[SiO4][AlF6]

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Kyanite và chất Hexafluoroaluminate ion

Xem thêm