Definition af kemisk ligevægt

1. Betingelse af stabilitet til stede i reversible reaktioner, hvor fremadgående og omvendte reaktionshastigheder altid forbliver de samme.

Kat. grammatisk: maskulint substantiv
i stavelser: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

Kemisk balance

En reaktion er på vej balance kemisk, når reaktionshastighed direkte er lig med fart omvendt reaktion. Alle kemisk reaktion har en vis spontanitet over for ligevægt, og for at undersøge det gør vi det gennem tegnet ∆G, Energi Gibbs free, hvilket indebærer, at vi gennem værdien af ​​denne størrelsesorden kan forudsige, om en reaktion vil ske i en bestemt retning eller ej.

Variationen af ​​Gibbs Free Energy udtrykkes generelt i standardbetingelser som forskellen mellem energierne af produkter og reaktanter også i standardtilstand:

Mens, hvis reaktionen sker under ikke-standardbetingelser, bestemmes forholdet mellem ∆Gº og ∆G af følgende udtryk:

hvor Q er reaktionskvotienten.

For at forstå implikationerne af reaktionshastigheden og den kemiske ligevægt må vi studere tegnet for ∆G:

Hvis ∆G er negativ, betyder det, at reaktionen er spontan (opstår) i direkte forstand.

Hvis ∆G er positiv, betyder det, at reaktionen ikke er spontan (opstår ikke) i direkte forstand.

Mens, hvis ∆G=0, vil der ikke være nogen ændring, da systemet er i ligevægt, og som allerede nævnt er den direkte reaktionshastighed lig med den indirekte reaktionshastighed. Dette indebærer, at reaktionskvotienten Q er lig med ligevægtskonstanten K, så der er ingen tendens til at favorisere en bestemt retning af reaktionen.

Da Q er defineret som:

For en generisk reaktion:

Mens K har samme form, men med koncentrationerne i ligevægt.

Hvis vi går tilbage til det tilfælde, hvor ∆G er negativ, betyder det, at reaktionskvotienten Q er mindre end K (konstant af ligevægt), indebærer, at produktkoncentrationerne er mindre end hvad de burde være, hvis reaktionen var i gang. balance. Derfor bliver det i form af spontanitet spontant i direkte forstand.

Hvorimod, hvis ∆G er positiv, vil der være en overvægt af produkter over, hvad der burde være, hvis systemet var i ligevægt, hvor Q er større end K. Derfor er reaktionen spontan i den modsatte retning.

Det skal bemærkes, at den strenge definition af Q og K er givet i form af aktiviteter af produkterne og reaktanterne, der definerer aktiviteten i form af koncentration eller tryk som:

Nåh:

Derfra kommer det frem, at både Q og K er dimensionsløse og kan betragtes i både koncentrationer og partialtryk.

Når koncentrationerne eller partialtrykket af produkter og reaktanter forbliver konstante over tid, opstår situationen kemisk ligevægt, mens en situation med dynamisk ligevægt nås, fordi hastigheden af ​​fremadrettet og omvendt reaktion med identisk. Det er vigtigt at fremhæve dynamikken i balancen, den hastighed, hvormed de dannes og forbruge produkter og reaktanter er det samme, hvorfor koncentrationerne eller partialtrykket ikke gør det det varierer.

Hvis tilstanden bevæger sig væk fra ligevægtssituationen, vil visse arter dominere over andre, og derfra opstår udtrykket, der relaterer hastigheden af ​​direkte og omvendt reaktion, Kc:

Lad os antage reaktionen set ovenfor:

Da det er Kd og Ki, er reaktionshastighedskonstanterne i henholdsvis fremadgående eller tilbagegående retning.

Igen, hvis Kc>1, betyder det, at Ki er mindre end Kd, så der er en høj grad af omdannelse af produkter til reaktanter. I dette tilfælde forskydes ligevægten mod produkter.

Det omvendte sker, hvis Kc<1, hvilket betyder, at den direkte reaktionshastighed er lavere end den indirekte reaktionshastighed, og der er lidt forbrug af reaktanter forskydes ligevægten mod reaktanter.

Hvorimod, hvis Kc=1, er hastighederne ens, og systemet er i ligevægt.

Det er vigtigt at definere to spørgsmål: For det første afhænger værdien af ​​denne konstant udelukkende af temperatur og til gengæld varierer alt efter størrelsen, der bruges til at udtrykke koncentrationerne eller trykket af produkter og reaktanter.

Til sidst lov Kemisk ligevægt justerer for fortyndede opløsninger eller gasser under lavt tryk.