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

Hóa trị

Hóa trị của một nguyên tố được xác định bằng số liên kết hóa học mà một nguyên tử của nguyên tố đó tạo nên trong phân tử. Hóa trị của nguyên tố trong hợp chất ion được gọi là điện hóa trị, có giá trị bằng với điện tích của ion tạo thành từ nguyên tố đó. Hóa trị của nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị được gọi là cộng hóa trị, có giá trị bằng với số liên kết cộng hóa trị mà nguyên tử của nguyên tố đó tạo được với nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất hóa học.

Xem chi tiết

Peptit

Peptit là những polime amino axit chứa từ hai đến khoảng năm mươi gốc α - aminoaxit trong phân tử.Peptit có vai trò quan trọng trong sự sống: một số peptit là homon điều hòa nội tiết, một số là kháng sinh của vi sinh vật, polipeptit là cơ sở tạo nên protein.

Xem chi tiết

Tốc độ phản ứng hóa học

Thực nghiệm cho thấy rằng có những phản ứng xảy ra gần như tức khắc, ví dụ như phản ứng nổ, phản ứng giữa các ion trong dung dịch... Nhưng cũng có những phản ứng xảy ra rất chậm. Thường là những phản ứng giữa các hợp chất cộng hóa trị nhất là những hợp chất hữu cơ. Hết sức chậm là những phản ứng xảy ra trong lòng thủy tinh, trong xỉ, trong lòng quả đất (kéo dài hàng trăm, ngàn, vạn năm). Ví dụ như phản ứng hình thành daafu mỏ, than đá ở trong vỏ quả đất. Người ta nói các phản ứng hóa học có tốc độ khác nhau.Tốc độ của một phản ứng hóa học được xác định bằng độ biến thiên nồng độ của chất trong đơn vị thời gian.

Xem chi tiết

Benzen

Benzen thu được vào năm 1825 bởi Faraday khi ngưng tụ khí thắp. Nó là chất lỏng không màu, sôi ở 80 độ C, là nguyên liệu quan trọng của công nghệ Hóa học.

Xem chi tiết

Giấm

Giấm là chất lỏng có vị chua có thành phần chính là dung dịch axit axetic, có công thức hóa học giấm ăn là CH3COOH. Hay nói cách khác giấm ăn là dung dịch axit axetic có nồng độ từ 2-5%. Giấm được hình thành nhờ sự lên men của rượu etylic C2H5OH.

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.

FGaFGaO

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất FGa và chất Gali monoflorua monoxit

Xem thêm

FGdFGe

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Gadolini monoflorua và chất Gecmani florua

Xem thêm

FHgFHo

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Thủy ngân florua và chất Holmi monoflorua

Xem thêm

FIFI2

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Iot monoflorua và chất Flo diiodua

Xem thêm