化學平衡
平衡的移動(shifting an equilibrium)
一個反應一旦在平衡處安定下來,就會心滿意足地待在那裡——直到你改變某樣東西。於是它開始騷動,滑向一個新的歇腳點。平衡的移動,就是有意去擾動一個已安定的反應,使混合物朝著更多產物或更多反應物的方向運動。這正是化學家如何哄一個不情願的反應給出更好產率的辦法,而不是乖乖接受它最初找到的那個平衡。
從機制上看,每一次移動都可以通過反應商 Q 和常數 K 來理解。擾動系統,Q 會瞬間被推離 K;於是反應朝著能把 Q 拉回 K 的那個方向進行。加入反應物會降低 Q,系統便正向進行;移走產物也會降低 Q,同樣正向進行;壓縮氣體混合物會改變分壓,把它推向氣體分子數較少的一邊。勒夏特列原理是判斷方向的快捷方式。
值得牢記的深層要點是:移動確有兩種本質不同的類型。改變濃度、壓強或體積,會把平衡位置移到一個新的點,卻不改變 K。改變溫度則是特殊情形:它改變 K 本身,因而通過重新定義平衡所在之處來移動位置。在產物一生成就把它抽走——正如哈伯法所做的——是工業化學的主力技巧,它不斷把平衡向正向移動,把反應一路拖向盡頭。
在酸與醇的酯化反應中,在水一生成就把它移走,使 Q 始終低於 K,於是平衡不斷向酯的方向移動。通過持續抽走一種產物,化學家把反應推向比單憑其平衡常數所允許的更接近完全的程度。
擾動平衡,反應便滑動以恢復 Q = K。
兩種移動,一個關鍵區別:濃度、壓強和體積的改變會移動位置但 K 不變;唯有溫度的改變才會改變 K 本身。
又稱
另見