1. Скорость химической реакции

Скорость химической реакции — это изменение концентрации веществ за единицу времени:

\[ v=\frac{\Delta c}{\Delta t} \]

Чем чаще и эффективнее сталкиваются частицы, тем быстрее протекает реакция.

Факторы, влияющие на скорость реакции

1. Природа веществ
   Разные вещества реагируют с разной скоростью. Например, активные металлы реагируют с кислотами быстрее, чем малоактивные.

2. Концентрация веществ
   Чем выше концентрация реагентов, тем больше столкновений частиц и тем быстрее реакция.

3. Давление
   В реакциях газов увеличение давления сближает частицы и обычно ускоряет реакцию.

4. Температура
   При повышении температуры частицы движутся быстрее, поэтому реакция ускоряется. При повышении температуры на каждые \(10^\circ\text{C}\) скорость многих реакций увеличивается примерно в 2–4 раза.

5. Площадь поверхности соприкосновения
   Измельчённое вещество реагирует быстрее, чем крупный кусок, потому что площадь соприкосновения больше.

6. Катализатор
   Катализатор ускоряет реакцию, но сам в итоге не расходуется. Он снижает энергию активации реакции.

---

2. Химическое равновесие

Многие реакции являются обратимыми:

\[ \mathrm{A+B \rightleftharpoons C+D} \]

Они могут идти как в прямом, так и в обратном направлении.

Химическое равновесие — это состояние обратимой реакции, при котором скорости прямой и обратной реакций становятся равными:

\[ v_{\text{прямой}}=v_{\text{обратной}} \]

Реакции при этом не прекращаются, поэтому равновесие называют динамическим. Концентрации веществ остаются постоянными, но обычно не становятся одинаковыми.

---

3. Положение химического равновесия

• Смещение вправо означает, что образуется больше продуктов реакции.
• Смещение влево означает, что увеличивается количество исходных веществ.

Положение равновесия объясняет принцип Ле Шателье:

Если на равновесную систему оказать воздействие, равновесие сместится в сторону, ослабляющую это воздействие.

Влияние концентрации

Для реакции

\[ \mathrm{A+B \rightleftharpoons C+D} \]

• увеличили концентрацию \(A\) или \(B\) — равновесие сместится вправо;
• увеличили концентрацию \(C\) или \(D\) — влево;
• удалили продукт — равновесие сместится вправо.

Влияние давления

Имеет значение для газообразных веществ.

При увеличении давления равновесие смещается в сторону, где меньше молекул газа.

Например:

\[ \mathrm{N_2+3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3} \]

Слева 4 моль газа, справа 2 моль. Поэтому при увеличении давления равновесие сместится вправо, к образованию аммиака.

Если количество молекул газа с обеих сторон одинаково, давление на положение равновесия не влияет.

Влияние температуры

Температуру рассматривают как «участника» реакции.

Для экзотермической реакции:

\[ \mathrm{A+B \rightleftharpoons C+D+Q} \]

• повышение температуры смещает равновесие влево;
• понижение температуры — вправо.

Для эндотермической реакции, наоборот:

• повышение температуры смещает равновесие вправо;
• понижение температуры — влево.

Влияние катализатора

Катализатор:

• ускоряет прямую и обратную реакции;
• помогает быстрее достичь равновесия;
• не изменяет положение равновесия.

---

Главное различие

Фактор	Влияние на скорость	Влияние на положение равновесия
Концентрация	Изменяет скорость	Может смещать равновесие
Давление	Влияет на скорость газовых реакций	Смещает равновесие газов
Температура	Изменяет скорость	Смещает равновесие
Катализатор	Ускоряет реакцию	Не смещает равновесие
Площадь поверхности	Увеличивает скорость	На равновесие обычно не влияет

Итог: скорость показывает, насколько быстро идёт реакция, а химическое равновесие — какое соотношение веществ устанавливается в обратимой реакции.

Разберём запись на фото по шагам. Тема — химическое равновесие и факторы, влияющие на его положение.

1. Что такое химическое равновесие

Рассмотрим обратимую реакцию:

\[ \mathrm{N_2+O_2 \rightleftharpoons 2NO} \]

Знак \(\rightleftharpoons\) означает, что реакция идёт в двух направлениях:

• прямая реакция: \( \mathrm{N_2+O_2\to 2NO} \);
• обратная реакция: \( \mathrm{2NO\to N_2+O_2} \).

Сначала быстрее идёт прямая реакция, потому что много исходных веществ. Затем количество \(NO\) увеличивается, и обратная реакция ускоряется.

Наступает состояние, при котором:

\[ v_{\text{прямой}}=v_{\text{обратной}} \]

Это и есть химическое равновесие.

Важно: реакции не прекращаются. Они продолжаются одновременно, но с одинаковыми скоростями. Поэтому концентрации веществ остаются постоянными.

---

2. Принцип Ле Шателье

Если на систему в состоянии равновесия оказать воздействие, равновесие сместится в сторону, которая ослабляет это воздействие.

Проще запомнить так:

• добавили вещество — система старается его израсходовать;
• нагрели — система поглощает лишнее тепло;
• увеличили давление — система стремится уменьшить число молекул газа.

---

Факторы, влияющие на равновесие

1. Температура

Температуру можно представить как участника реакции — \(Q\), то есть тепло.

Если прямая реакция эндотермическая

Она поглощает тепло:

\[ \mathrm{A+B+Q \rightleftharpoons C+D} \]

• температуру повысили — равновесие сместится вправо, в сторону поглощения тепла;
• температуру понизили — равновесие сместится влево.

Для реакции на фото:

\[ \mathrm{N_2+O_2+Q \rightleftharpoons 2NO} \]

образование \(NO\) — эндотермический процесс, поэтому:

\[ T\uparrow \Rightarrow \text{смещение вправо} \]

\[ T\downarrow \Rightarrow \text{смещение влево} \]

Если прямая реакция экзотермическая

Она выделяет тепло:

\[ \mathrm{A+B \rightleftharpoons C+D+Q} \]

• повышение температуры смещает равновесие влево;
• понижение температуры — вправо.

---

2. Концентрация веществ

Для реакции

\[ \mathrm{A+B \rightleftharpoons C+D} \]

правила такие:

• увеличили концентрацию \(A\) или \(B\) — равновесие сместится вправо;
• увеличили концентрацию \(C\) или \(D\) — равновесие сместится влево;
• удалили продукт реакции — равновесие сместится вправо;
• удалили исходное вещество — равновесие сместится влево.

Для реакции

\[ \mathrm{N_2+O_2 \rightleftharpoons 2NO} \]

• добавили \(N_2\) или \(O_2\) — смещение вправо;
• добавили \(NO\) — смещение влево.

---

3. Давление

Давление влияет на равновесие только в реакциях с газами.

При увеличении давления равновесие смещается в сторону, где меньше молекул газа.

Например:

\[ \mathrm{N_2+3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3} \]

Слева:

\[ 1+3=4\text{ моль газа} \]

Справа:

\[ 2\text{ моль газа} \]

Поэтому:

• давление повысили — равновесие сместится вправо;
• давление понизили — равновесие сместится влево.

Важный момент для реакции на фото

\[ \mathrm{N_2+O_2 \rightleftharpoons 2NO} \]

Слева \(2\) моль газа, справа тоже \(2\) моль газа. Поэтому изменение давления не смещает равновесие.

---

4. Катализатор

Катализатор:

• ускоряет прямую и обратную реакции;
• помогает быстрее достичь равновесия;
• не изменяет положение равновесия.

То есть катализатор не увеличивает количество продуктов, а только сокращает время установления равновесия.

---

Главное для запоминания

Воздействие	Куда смещается равновесие
Повысили температуру	В сторону поглощения тепла
Понизили температуру	В сторону выделения тепла
Увеличили концентрацию вещества	В сторону его расходования
Увеличили давление	В сторону меньшего числа молекул газа
Добавили катализатор	Равновесие не смещается

Для реакции

\[ \mathrm{N_2+O_2 \rightleftharpoons 2NO} \]

• \(T\uparrow\) — вправо;
• \(T\downarrow\) — влево;
• добавили \(N_2\) или \(O_2\) — вправо;
• добавили \(NO\) — влево;
• изменили давление — равновесие не смещается, так как число молекул газа одинаково с обеих сторон.

Пожары возникают, когда одновременно есть горючее вещество, кислород и источник зажигания — это называют «треугольником огня».

Основные причины пожаров:

• неосторожное обращение с огнём, спичками, свечами;
• неисправная электропроводка, короткое замыкание, перегрузка сети;
• утечка газа;
• неисправные печи, обогреватели и бытовые приборы;
• курение в опасных местах;
• самовозгорание сена, угля, промасленной ветоши;
• удар молнии;
• поджог.

С химической точки зрения пожар — это быстрое горение, то есть реакция вещества с кислородом с выделением тепла и света.

Торфяные пожары особенно опасны по нескольким причинам:

• Торф горит и тлеет под землёй, поэтому огонь может быть почти незаметен и распространяться далеко от видимого очага.
• Пожар трудно потушить: вода должна проникнуть глубоко в торфяной слой. Даже после тушения торф может снова загореться.
• Образуются подземные пустоты, из-за которых поверхность земли может провалиться. В них можно получить ожоги или упасть.
• При тлении выделяется много дыма и угарного газа, опасных для дыхания. Дым также снижает видимость.
• Пламя и тление могут распространиться на леса, здания и линии электропередачи.
• Торфяные пожары уничтожают растения и животных и выделяют большое количество углекислого газа.

Главная опасность: такой пожар может долго незаметно тлеть под землёй и внезапно выйти на поверхность.