Mở đầu
Trong bình kín chứa H₂ và I₂ ở nhiệt độ thích hợp, HI được tạo ra nhưng cũng có thể phân hủy trở lại. Vì thế để lâu không đồng nghĩa chất ban đầu phải hết.
Phản ứng thuận nghịch
Phản ứng thuận nghịch được viết bằng hai mũi tên ngược chiều:
$$\mathrm{H_2(g)+I_2(g)\rightleftharpoons2HI(g)}.$$
- Chiều tạo HI từ H₂, I₂ là chiều thuận.
- Chiều HI phân hủy thành H₂, I₂ là chiều nghịch.
Trong cùng điều kiện, sản phẩm của chiều này là chất phản ứng của chiều kia. Cần xét hệ kín vì sự thất thoát chất sẽ làm thay đổi thành phần của hệ.
Kiểm tra nhanh
Ở trạng thái cân bằng của một phản ứng thuận nghịch, nhận xét nào đúng?
Hai chiều vẫn xảy ra ở mức vi mô.
Đây là điều kiện động học của trạng thái cân bằng.
Nồng độ ổn định nhưng không nhất thiết bằng nhau.
Cả hai chiều vẫn tiếp tục.
Lời giải
**Cách làm**
Cân bằng động có $v_{thuận}=v_{nghịch}$. Lượng chất tạo ra và bị tiêu thụ trong cùng thời gian bằng nhau nên nồng độ ổn định.
Dấu hiệu vĩ mô và bản chất vi mô
Khi hệ đạt cân bằng ở nhiệt độ không đổi:
- nồng độ các chất không đổi theo thời gian;
- các tính chất vĩ mô như màu sắc, áp suất cũng ổn định;
- nồng độ không nhất thiết bằng nhau;
- phản ứng thuận và nghịch vẫn diễn ra với tốc độ bằng nhau.
Nếu một giây có 0,02 mol HI được tạo đồng thời 0,02 mol HI bị phân hủy, lượng HI tổng không đổi dù từng phân tử vẫn biến đổi.
Cân bằng có thể được thiết lập từ hai phía
Với cùng nhiệt độ và cùng tổng lượng nguyên tố trong một bình kín, hệ có thể tiến tới cùng trạng thái cân bằng dù ban đầu chứa chủ yếu chất phản ứng hay chủ yếu sản phẩm.
Điều này không có nghĩa mọi hệ ban đầu đều cho cùng thành phần cuối. Thành phần cân bằng còn phụ thuộc nhiệt độ, thể tích và tổng lượng từng chất đã nạp.
Ví dụ mẫu
Trong bình thể tích không đổi, số mol H₂, I₂, HI lần lượt ổn định ở 0,10; 0,10; 0,80 mol. Các số không bằng nhau nhưng hoàn toàn có thể là thành phần cân bằng.
> **Dễ nhầm:** Cần dữ kiện về sự ổn định và điều kiện, không dùng phép so ba nồng độ có bằng nhau hay không.
Luyện tập
Trong hệ $\mathrm{H_2+I_2\rightleftharpoons2HI}$ đã cân bằng, nồng độ HI không đổi vì sao?
HI vẫn tham gia chiều nghịch.
Hai tốc độ bằng nhau làm lượng HI tổng không đổi.
Ở cân bằng thường còn đồng thời các chất.
Cân bằng không yêu cầu các nồng độ bằng nhau.
Lời giải
**Cách làm**
Phản ứng thuận vẫn tạo HI, còn phản ứng nghịch tiêu thụ HI với cùng tốc độ. Vì lượng tạo bằng lượng mất nên nồng độ HI ổn định.
Ghi nhớ
- Cân bằng hóa học là cân bằng động trong hệ thuận nghịch: tốc độ hai chiều bằng nhau, thành phần vĩ mô ổn định nhưng phản ứng không dừng.
Đang học