Definition von Chemisches Gleichgewicht

1. Stabilitätszustand bei reversiblen Reaktionen, bei dem die Geschwindigkeit der Hin- und Rückreaktion immer gleich bleibt.

Katze. grammatikalisch: männliches Substantiv
in Silben: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

Chemisches Gleichgewicht

Eine Reaktion steht an Gleichgewicht chemisch, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit direkt ist gleich Geschwindigkeit umgekehrte Reaktion. Alle chemische Reaktion hat eine gewisse Spontaneität in Richtung Gleichgewicht, und um dies zu untersuchen, tun wir dies durch das Vorzeichen von ∆G, Energie Gibbs frei, was bedeutet, dass wir durch den Wert dieser Größe vorhersagen können, ob eine Reaktion in eine bestimmte Richtung erfolgen wird oder nicht.

Die Variation der freien Gibbs-Energie wird im Allgemeinen unter Standardbedingungen als Differenz zwischen den Energien von Produkten und Reaktanten auch im Standardzustand ausgedrückt:

Wenn die Reaktion jedoch unter nicht standardmäßigen Bedingungen stattfindet, wird die Beziehung zwischen ∆Gº und ∆G wie folgt bestimmt Ausdruck:

wobei Q der Reaktionsquotient ist.

Um die Auswirkungen der Reaktionsgeschwindigkeit und des chemischen Gleichgewichts zu verstehen, müssen wir das Vorzeichen von ∆G untersuchen:

Wenn ∆G negativ ist, impliziert dies, dass die Reaktion im direkten Sinne spontan ist (abläuft).

Wenn ∆G positiv ist, bedeutet dies, dass die Reaktion im direkten Sinne nicht spontan ist (nicht stattfindet).

Bei ∆G = 0 ändert sich dagegen nichts, da sich das System im Gleichgewicht befindet und, wie bereits erwähnt, die direkte Reaktionsgeschwindigkeit gleich der indirekten Reaktionsgeschwindigkeit ist. Dies impliziert, dass der Reaktionsquotient Q gleich der Gleichgewichtskonstante K ist, also keine Tendenz besteht, eine bestimmte Reaktionsrichtung zu begünstigen.

Da Q definiert ist als:

Für eine generische Reaktion:

Während K die gleiche Form annimmt, jedoch mit den Konzentrationen im Gleichgewicht.

Wenn wir auf den Fall zurückgehen, wo ∆G negativ ist, bedeutet dies, dass der Reaktionsquotient Q kleiner als K ist (Konstante von Gleichgewicht) impliziert, dass die Produktkonzentrationen niedriger sind als sie sein sollten, wenn die Reaktion im Gange wäre. Gleichgewicht. Daher wird es in Bezug auf Spontaneität im direkten Sinne spontan.

Wenn dagegen ∆G positiv ist, gibt es ein Übergewicht an Produkten gegenüber dem, was vorhanden sein sollte, wenn das System im Gleichgewicht wäre, wobei Q größer als K wäre. Daher ist die Reaktion in umgekehrter Richtung spontan.

Es ist zu beachten, dass die strenge Definition von Q und K in Bezug auf die Aktivitäten der Produkte und Reaktanten gegeben ist, wobei die Aktivität in Bezug auf Konzentration oder Druck wie folgt definiert wird:

Ach ja:

Daraus ergibt sich, dass sowohl Q als auch K dimensionslos sind und sowohl in Konzentrationen als auch in Partialdrücken betrachtet werden können.

Wenn die Konzentrationen oder Partialdrücke von Produkten und Reaktanten über die Zeit konstant bleiben, tritt die Situation ein chemisches Gleichgewicht, während eine Situation des dynamischen Gleichgewichts erreicht wird, weil die Geschwindigkeit der Hin- und Rückreaktion mit identisch. Es ist wichtig, die Dynamik des Gleichgewichts, die Geschwindigkeit, mit der sie gebildet werden, hervorzuheben Verbrauchsprodukte und Edukte ist gleich, weshalb die Konzentrationen oder Partialdrücke nicht es variiert.

Wenn sich die Bedingung von der Gleichgewichtssituation entfernt, überwiegen bestimmte Spezies gegenüber anderen und daraus ergibt sich der Ausdruck, der die Geschwindigkeit der direkten und der inversen Reaktion Kc in Beziehung setzt:

Nehmen wir die oben gezeigte Reaktion an:

Kd und Ki sind die Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung.

Wenn Kc > 1, bedeutet dies wiederum, dass Ki kleiner als Kd ist, sodass ein hoher Umwandlungsgrad von Produkten in Reaktanten vorliegt. In diesem Fall verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung Produkte.

Das Umgekehrte tritt auf, wenn Kc < 1, was bedeutet, dass die direkte Reaktionsgeschwindigkeit niedriger ist als die indirekte Reaktionsgeschwindigkeit und es wenig gibt Verbrauch von Reaktanten wird das Gleichgewicht in Richtung der Reaktanten verschoben.

Wohingegen bei Kc=1 die Geschwindigkeiten gleich sind und das System im Gleichgewicht ist.

Es ist wichtig, zwei Dinge zu definieren: Erstens hängt der Wert dieser Konstante ausschließlich von ab Temperatur und variiert wiederum je nach Größe, die verwendet wird, um die Konzentrationen oder Drücke von Produkten und Reaktanten auszudrücken.

Zuletzt die Gesetz Das chemische Gleichgewicht stellt sich für verdünnte Lösungen oder Gase unter niedrigem Druck ein.