Агар мувозанатда турган системанинг бирор параметри ёки реакцион муҳитнинг шароити ўзгартирилмаса, система узоқ вақт мобайнида бу мувозанат ҳолатида тураверади. Агар шу системанинг бирор параметри (шароити) оʻзгарса, системанинг мувозанат ҳолати бузилади. Бошқачароқ айтганда, Vto’g’ = Vtes (мувозанат ҳолат) шарти ўзгариб, Vto’g’ ≠ Vtes бўлиб қолади.
Бу ҳолат фақатгина қуйидаги икки шарт: Vto’g’ > Vtes ёки Vto’g’ < Втес дан бири амалга ошганда рўй беради. Бунга кимёвий мувозанатнинг силжиши дейилади. Мувозанат ўнг ёки чап томонга силжийди. Система кимёвий мувозанати моддалар концентрациялари (C), босим (P) ва температура (Т) ўзгарганда силжиши мумкин. Бу омиллар мувозанатнинг силжишига қандай таъсир этишини кўриб чиқамиз.
Кимёвий мувозанатнинг силжишига моддалар концентрациясининг таъсири
Агар аммиак ҳосил бўлиши реакциясида (мувозанатда турган) дастлабки моддалардан Ҳ₂ (ёки Н₂) нинг концентрациясини оширсак, массалар таъсири қонунига кўра Vto’g’ = K1[N2] [H2]3 ифодага мувофиқ тўғри реакция тезлиги ортади ва системада N₂ ва H₂ миқдори камая бошлайди. НҲ3 миқдори мувозанат ҳолатидагига нисбатан ортади. Реакцион аралашмада NH, миқдорининг ортиши ўз навбатида 2NH3 → N₂ + 3H₂ реакция тезлиги Виэс нинг ортишига сабаб бўлади ва маълум вақтдан сўнг системада яна (янги) мувозанат ҳолати қарор топади.
Янгидан мувозанатга келган бу системада яна H₂ (ёки N₂) нинг миқдорини оширсак, яна худди юқоридаги сингари ҳолат қайтарилади. Кимёвий мувозанат ўнг томонга силжийди (Vto’g’ > Vtes) ва пировардида яна қайтадан мувозанат қарор топади (Vtes = Vto’g’ ҳолатга келади). Агар системада реакция маҳсулоти NH3 нинг миқдори оширилса, мувозанат бузилиб, аммиакнинг парчаланиши реакциясининг тезлиги ортадi (Vto’g’ > Vtes) ва маълум вақт ўтгандан сўнг қайтадан мувозанат қарор топади.
Умуман, мувозанатда турган системада дастлабки моддалар концентрациясининг ортиши бу моддалар миқдорини камайтирувчи реакция тезлигининг ортиши (Vto’g’ > Vtes) га олиб келади, мувозанат ўнгга, яъни реакция маҳсулотлари миқдори ортиши томонга силжийди.
Реакция маҳсулотларидан бири миқдорининг ортиши, шу маҳсулот миқдорини камайтирувчи реакция, яъни дастлабки моддалар ҳосил бўлиши реакцияси (Vto’g’ < Vtes ) яъни шу моддалар миқдорини оширувчи реакция тўғ тезлигининг ортишига олиб келади.
Ҳосил боʻлган маҳсулот NH3 миқдорининг камайиши Vto’g’ > Vtes га олиб келади, мувозанат ўнгга силжийди.
Аксарият ҳолларда газсимон моддалар иштирокида борувчи реакция (система)ларда босим ўзгаришининг кимёвий мувозанатнинг силжишига таъсири ҳам худди юқорида баён этилгандек тушунилиши керак. Масалан, азот, водород ва аммиакдан иборат кимёвий мувозанатда турган системанинг умумий босими 3 марта (система ҳажмини 3 марта камайтириш билан) оширилганда мувозанат қайси томонга силжийди?
Ечиш: Бунда, босимнинг 3 марта ортиши газсимон моддалар миқдорининг 3 марта ортишига ва мувозанатнинг силжишига сабаб бўлади. Натижада мувозанат қайси томонга силжийди? Босим ўзгаргунча барча моддалар концентрацияси:
CN₂= x мол/л, CH₂ = y мол/л, CNH3 = z мол/л бўлсин.
У ҳолда реакциялар тезликлари:
Vto’g’=K1• CN₂•CH₂3=K1xy³ va Vtes=K₂•C3NH3=K₂•z² бўлади.
Газларнинг босими 3 марта оширилганда, уларнинг концентрациялари: CN₂ = 3X, CH₂ = 3y ва CNH3 = 32 бўлади. Ҳар бир реакциянинг тезлиги:
- Vto’g’ = K1 •3x•(3y)3 = 81 K₁X•y³
- Vtes = K₂•(32)2 = 9 K₂Z2
Демак, система босимининг 3 марта ортиши тўғри реакция тезлигини 81 мартага, тескари реакция тезлигини эса 9 марта ортишига олиб келар экан. Натижада, тўғри реакция тезлиги тескари реакция тезлигидан 9 марта юқори бўлиб, мувозанат бузилиб (Vto’g’ > Vtes бўлгани учун) ўнгга силжийди.
Бу ҳолат реакция тенгламасининг ўнг ва чап томонларидаги стехиометрик коэффициентлар (1 мол N₂ + 3 мол H₂ ≠ 2 мол NH3) йиғиндиси (4 мол≠ 2 мол) оʻзаро тенг бўлмагани учун рўй беради.
Агар тенгламада дастлабки моддалар «мол» лар сони ҳосил бўлган моддалар «мол»лари сони билан тенг бўлса, масалан,
H₂ + Cl2 = 2HCl (1 мол + 1 мол = 2 мол)
босимнинг ўзгариши система мувозанатининг ўзгаришига олиб келмайди. Лекин тенгламадаги моддалардан бирортасининг концентрацияси ўзгариши мувозанатни у ёки бу томонга силжитган бўлар эди.
Юқоридагиларга асосан хулоса қилсак, система ҳажмини камайтириш билан босимнинг ортиши кимёвий мувозанатни газ молекулалари сони камаядиган томонга, яъни босим камаядиган томонга силжитади. Босимнинг камайиши эса мувозанатни босим ортадиган томонга силжитади. Реакциянинг ўнг ва чап томонларидаги стехиометрик коэффициентлар йиғиндиси ўзаро тенг бўлса, босимнинг ўзгариши мувозанат силжишига олиб келмайди.
Температуранинг таъсири
Кимёвий мувозанатнинг силжишига температуранинг таъсири реакциянинг эндотермик ёки экзотермик эканлигига, яъни реакциянинг иссиқлик эффектига боғлиқ бўлади.
Агар аммиак ҳосил боʻлиши реакциясини ўрганишни давом эттирадиган бўлсак:
N₂ + 3H2 →2NH3 ∆H = -46,2 кЖ/мол. Бунда тўғри (ўнгга) реакция экзотермик, тескари (чапга) реакция эндотермик бўлади.
Бу реакция иссиқлик чиқиши билан боради, яъни у экзотермикдир. (ΔΗ < O). Бу системада температурани оширсак, иссиқлик ютилиши билан борадиган
2NH3 → N₂ + 3Ҳ2 реакция тезлиги ортади (Vto’g’ < Vtes) ва мувозанат чапга силжийди.
Температура пасайтирилса, иссиқлик чиқиши билан борадиган жараён, яъни тоʻгʻри реакция тезлиги ортади ( Vto’g’ > Vtes) ва мувозанат ўнгга-NH3 ҳосил бўлиши томонга силжийди.
Ҳар қандай мувозанатда турган системада температуранинг ортиши эндотермик реакция тезлигининг ортишига, температуранинг пасайиши экзотермик реакция тезлигининг ортишига олиб келади.
Кимёвий мувозанатнинг силжишига олиб келувчи уч омилнинг таъсирини кўриб чиқишдан келиб чиқадиган умумий хулоса: агар мувозанатда турган системага ташқаридан таъсир эттирилса (моддалар концентрацияси, босими, температура ўзгартирилса) система ўз мувозанатини шу таъсир камаядиган жараён томонига силжитади. Бунга кимёвий мувозанатнинг силжиши тўғрисида Ле-Шателье принципи (ёки қоидаси) дейилади. Бу қоида ҳар қандай кимёвий мувозанатда турган системалар учун қўлланилади, уларда рўй бераётган жараёнларнинг ёъналишини ўзгартиришнинг асосини ташкил этади.