Обратимые и необратимые химические процессы

Раздел: 
Русская Химия

49. Обратимые и необратимые химические процессы

Простейшим примером обратимого химического процесса является растворение-кристаллизация сахара. При насыщении сахара водой его молекулы разъединяются и уходят в раствор, а при выпаривании, наоборот, вода испаряется и молекулы сахара слипаются снова в кристаллы.

Состояние сахарного раствора определяется наличием воды: при добавлении воды происходит дополнительное растворение сахара, а при удалении воды (при высыхании) растут его кристаллы.

Тот же сахар может участвовать и в необратимых процессах. Так при его прокаливании он распадается на воду и чистый углерод, но обратно сами собой вода и углерод не соединяются и сахар не образуется.

Подавляющая часть всех химических процессов – обратимые.

Строго говоря, даже распад прокаливаемого сахара на воду и углерод можно считать частью обратимого процесса; ведь при определённых условиях внутри сахаробразующих растений те же углерод и вода соединяются вновь и превращаются в молекулы сахара.

Необратимым химический процесс может стать тогда, когда некоторые его компоненты удаляются из рабочей зоны, либо испаряясь, либо выпадая в виде твёрдого, нерастворимого осадка.

При соединении сульфида алюминия S3(Al2) с водой O(Hm образуется выпадающий в осадок гидроксид алюминия O3(Al2)(OHm)3 и газообразный сероводород S(Hm ; сероводород – улетучивается.

Обратимые химические процессы характеризуются состоянием равновесия, когда процессы (и прямой и обратный) практически останавливаются. В этих процессах трудно даже выделить, какой процесс – прямой, а какой – обратный; они – равноправны.

Состояние равновесия определяется концентрацией веществ и температурой.

При растворении сахара состояние равновесия, например, определяется в основном концентрацией: чем больше воды, тем больше сахара растворится.

Но в то же время, на состояние равновесия оказывает влияние и температура: при её повышении растворимость сахара повышается.

Взаимные превращения оксида серы SO2 (сернистого газа) и триоксида серы SO3 (серного ангидрида) зависят в основном от температуры. Процесс взаимного превращения идёт в интервале температур от 450 градусов до 500 (и в присутствии катализатора).

Состояние равновесия удерживается на рубеже 500 градусов. До этой температуры сернистый газ SO2 соединяется с кислородом O2 и превращается в серный ангидрид SO3 . А при превышении этого температурного рубежа, наоборот, серный ангидрид разлагается на сернистый газ и кислород.

В данном случае (да и во всех обратимых процессах) состояние равновесия удерживается само собой, автоматически.

Соединение сернистого газа с кислородом идёт с выделением тепла, и смесь нагревается. Если её не охлаждать, то со временем температура подымается до 500 градусов и устанавливается равновесие.

Другой пример обратимой реакции с состоянием равновесия, зависящим от температуры: оксид кальция O(Ca) может соединяться с углекислым газом CO2 и образовывать карбонат кальция O(Ca)(CO2).

При соединении исходных компонентов выделяется тепло. В ходе указанного процесса температура повышается настолько, что начинается распад карбоната кальция на исходные компоненты.

Таким образом автоматически устанавливается состояние равновесия, когда количество соединяющихся компонентов окажется равным тем, что образуются в результате распада.

К оглавлению                Назад        обсуждение        Далее                Следующий раздел или книга