化学平衡

平衡的温度依赖性(temperature dependence of equilibrium)

在你能对一个化学平衡施加的所有手段中——加反应物、压缩、稀释——温度是特殊的那一个。浓度和压强只是把混合物滑动到仍满足同一个 K 的新位置。温度则不同:它真正改变了 K 本身,也就是那个定义平衡所在之处的常数。加热或冷却不只是移动跷跷板,而是重造了这架跷跷板。

变化的方向取决于反应是放热还是吸热。把热当作一个参与者来看。对放热反应,热实际上是一种产物,所以加入热(升高温度)会把平衡推向逆向、使 K 降低。对吸热反应,热实际上是一种反应物,所以加入热会把它推向正向、使 K 升高。范特霍夫方程为这一趋势给出了确切的数值。

这正是为什么温度是唯一真正能撬动 K 的杠杆,也是工业化学家为它绞尽脑汁的原因。诚实的矛盾在于:对平衡产率最有利的温度,往往对反应速度最不利:放热反应在低温下产率更高,却慢得令人绝望。因此真实工艺只能折中,常常借助催化剂把损失的速度赎回来。

由棕变无色的转化 2NO2 ⇌ N2O4 是放热的。把试管放进热水中加热,它会变深——平衡退向棕色的 NO2,K 下降。把它放进冰里冷却,它会变浅——平衡推向 N2O4,K 上升。

温度是唯一改变 K(而不仅是混合物)的变化。

把热当作反应物或产物只是用来记住方向的助记法。它能正确预测 K 往哪边动,但变化的确切大小来自范特霍夫方程,而非这幅图景。

又称
平衡随温度的变化平衡隨溫度的變化