Chemická rovnováha: co je to posunout

V rovnováze, obvykle chápanou jako zvláštní stav systému nebo těla, když se všechny jeho účinky na sebe navzájem kompenzují. Nebo zcela chybí. V chemii se však koncept rovnováhy vztahuje na reakce, které se vyskytují mezi různými látkami, konkrétněji na podmínkách jejich průběhu.

Koncept rovnováhy

Chemické reakce mají řadu klasifikací na různých základech, ale pokud jde o chemickou rovnováhu, je třeba připomenout, jaké jsou reverzibilní a nevratné reakce.

Pokud reakce produkuje produkty, které vzájemně nereagují, říkají nevratné reakce, tj. Jdou pouze dopředu. Typicky je jedním z produktů plynná, lehce disociující nebo nerozpustná sloučenina. Například:

Pb (NO₃).₂ + 2Eta-Cl <-> PbCl₂darr- + 2HNO₃

Na₂CO₃ + 2Eta-Cl <-> 2NaCl + CO₂uarr- + Eta-₂O

NaOEta- + Eta-Cl <-> NaCl + Eta-₂O

Výrobky s reverzibilními reakcemi jsou schopné vzájemné interakce, čímž se vytvářejí počáteční látky, tj. Současně existují dvě proti sobě orientované reakce. Pokud se v určitém okamžiku za určitých podmínek míra přímé reakce rovná zpětné rychlosti, pak se stanoví chemická rovnováha.

Je třeba zmínit, že taková rovnováha je charakterizována jako dynamická. Jinými slovy, obě reakce pokračují, ale hodnoty koncentrace všech jejích účastníků zůstávají nezměněny a nazývají se rovnováhou.

Matematicky je tento stav vyjádřen pomocí rovnovážné konstanty (Kp). Nechte interakce látek, popsané rovnicí aAlpha- + bB <-> cC + dD. Pro protikladné reakce je možné zapsat vzorce pro výpočet jejich rychlosti prostřednictvím zákona působících mas. Vzhledem k tomu, že ve stavu rovnováhy jsou tyto rychlosti rovny, můžeme vyjádřit poměr rychlostních konstant dvou protikladných reakcí. Zde je a bude číselně rovno rovnovážné konstantě.

Hodnota K_str pomáhá určit úplnost probíhajících reakcí. Pokud K_str<1, pak se reakce v dopředném směru téměř neteče. Pokud K_str1, pak se rovnováha přesune na výrobky.

Typy zůstatku

Chemická rovnováha je pravdivá, zdánlivá a falešná. Pro skutečná rovnováha existují známky:

• Pokud neexistuje žádný vnější efekt, je časově invariantní.
• Pokud se mění vnější vlivy (to se týká teploty, tlaku atd.), Změní se také stav systému. Pokud však vrátíte počáteční hodnoty podmínek, váha se okamžitě obnoví.
• Státy skutečné rovnováhy lze dosáhnout jak ze strany produktů chemické reakce, tak iz výchozích látek.

Pokud není alespoň jedna z těchto podmínek splněna, pak se říká, že taková rovnováha je zjevná (metastabilní). Pokud se stav systému nevratně změní, jakmile se změní vnější podmínky, pak se taková rovnováha nazývá falešné (nebo zakázané). Příkladem je reakce železa s kyslíkem.

Koncept rovnováhy se poněkud liší od termodynamiky a kinetiky. By termodynamická rovnováha se rozumí minimální hodnota energie Gibbs pro určitý systém. Skutečná rovnováha je charakterizována Delta-G = 0. A o stavu, pro který jsou míry přímých a zpětných reakcí vyrovnány, tj. V₁ = v₂, říkají, že taková rovnováha - kinetické.

Princip Le Chatelier

Studovat zákony rovnovážné směny pracoval Henri Le Chatelier v 19. století, ale sestavil všechny těchto prací a formuloval princip mobilních rovnováhy později Carl Brown

pokud rovnovážný systém působí zvnějšku, pak se rovnováha posune směrem ke snížení účinku

Jinými slovy, pokud existuje nějaký vliv na rovnovážný systém, snaží se změnit tak, aby byl tento dopad minimální.

Vyrovnání rovnováhy

Zvažujeme důsledky principu Le Chatelier na příkladu reakční rovnice:

N₂ + 3Eta-₂ <-> 2NEta-₃ + Q.

Pokud se teplota zvýší, rovnováha se posune k endotermické reakci. V tomto příkladu se uvolňuje teplo, takže přímá reakce je exotermní a rovnováha se posune na původní látky.

Pokud se tlak zvýší, bude to mít za následek posun rovnováhy na menší objemy plynných látek. V uvedeném příkladu existují 4 mol plynných výchozích materiálů a 2 mol plynných produktů, což znamená, že rovnováha se přesune na reakční produkty.

Pokud se koncentrace počáteční látky zvýší, rovnováha se posune ve směru přímých reakcí a naopak. Pokud tedy N₂ nebo Eta-₂, pak se rovnováha posune v dopředném směru, a pokud je amoniak - pak opak.