Ορισμός Χημικής Ισορροπίας

1. Συνθήκη σταθερότητας που υπάρχει σε αναστρέψιμες αντιδράσεις όπου ο ρυθμός πρόσθιας και αντίστροφης αντίδρασης παραμένει πάντα ο ίδιος.

Γάτα. γραματικός: αρσενικό ουσιαστικό
σε συλλαβές: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

Χημική ισορροπία

Υπάρχει αντίδραση ισορροπία χημικό όταν το ταχύτητα αντίδρασης άμεση ισούται με Ταχύτητα αντίστροφη αντίδραση. Ολα χημική αντίδραση έχει έναν ορισμένο αυθορμητισμό προς την ισορροπία, και για να το διερευνήσουμε το κάνουμε μέσω του πρόσημου του ΔG, Ενέργεια Gibbs free, που σημαίνει ότι, μέσω της τιμής αυτού του μεγέθους, μπορούμε να προβλέψουμε εάν μια αντίδραση θα συμβεί σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση ή όχι.

Η διακύμανση της Ελεύθερης Ενέργειας Gibbs εκφράζεται, γενικά, σε τυπικές συνθήκες ως η διαφορά μεταξύ των ενεργειών των προϊόντων και των αντιδρώντων και σε τυπική κατάσταση:

Ενώ, εάν η αντίδραση συμβεί υπό μη τυπικές συνθήκες, η σχέση μεταξύ ΔGº και ΔG προσδιορίζεται από τα ακόλουθα έκφραση:

όπου Q είναι το πηλίκο της αντίδρασης.

Για να κατανοήσουμε τις επιπτώσεις του ρυθμού αντίδρασης και της χημικής ισορροπίας πρέπει να μελετήσουμε το πρόσημο του ΔG:

Εάν το ΔG είναι αρνητικό, σημαίνει ότι η αντίδραση είναι αυθόρμητη (συμβαίνει) με την άμεση έννοια.

Εάν το ΔG είναι θετικό, σημαίνει ότι η αντίδραση δεν είναι αυθόρμητη (δεν συμβαίνει) με την άμεση έννοια.

Ενώ, αν ΔG=0, δεν θα υπάρξει αλλαγή, αφού το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία, και όπως ήδη αναφέρθηκε, ο ρυθμός άμεσης αντίδρασης είναι ίσος με τον έμμεσο ρυθμό αντίδρασης. Αυτό σημαίνει ότι το πηλίκο της αντίδρασης Q είναι ίσο με τη σταθερά ισορροπίας K, επομένως δεν υπάρχει τάση να ευνοείται μια συγκεκριμένη κατεύθυνση της αντίδρασης.

Επειδή το Q ορίζεται ως:

Για μια γενική αντίδραση:

Ενώ το Κ παίρνει την ίδια μορφή, αλλά με τις συγκεντρώσεις σε ισορροπία.

Εάν επιστρέψουμε στην περίπτωση όπου το ΔG είναι αρνητικό, αυτό σημαίνει ότι το πηλίκο της αντίδρασης Q είναι μικρότερο από το K (σταθερά του ισορροπία), υποδηλώνει ότι οι συγκεντρώσεις του προϊόντος είναι μικρότερες από αυτές που θα έπρεπε αν η αντίδραση ήταν σε εξέλιξη. ισορροπία. Ως εκ τούτου, ως προς τον αυθορμητισμό, γίνεται αυθόρμητο με την άμεση έννοια.

Ενώ, εάν το ∆G είναι θετικό, θα υπάρχει υπεροχή των προϊόντων πάνω από αυτό που θα έπρεπε αν το σύστημα ήταν σε ισορροπία, με το Q να είναι μεγαλύτερο από το K. Επομένως, η αντίδραση είναι αυθόρμητη προς την αντίστροφη κατεύθυνση.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο αυστηρός ορισμός των Q και K δίνεται ως προς τις δραστηριότητες των προϊόντων και των αντιδρώντων, ορίζοντας τη δραστηριότητα ως προς τη συγκέντρωση ή τις πιέσεις ως:

Ω καλά:

Από εκεί προκύπτει ότι τόσο το Q όσο και το K είναι αδιάστατα και μπορούν να ληφθούν υπόψη τόσο σε συγκεντρώσεις όσο και σε μερικές πιέσεις.

Όταν οι συγκεντρώσεις ή οι μερικές πιέσεις των προϊόντων και των αντιδρώντων παραμένουν σταθερές με την πάροδο του χρόνου, η κατάσταση συμβαίνει χημική ισορροπία, ενώ μια κατάσταση δυναμικής ισορροπίας επιτυγχάνεται επειδή ο ρυθμός της προς τα εμπρός και αντίστροφης αντίδρασης με πανομοιότυπο. Είναι σημαντικό να αναδειχθεί ο δυναμισμός της ισορροπίας, η ταχύτητα με την οποία σχηματίζονται και καταναλώνουν τα προϊόντα και τα αντιδρώντα είναι το ίδιο, γι 'αυτό οι συγκεντρώσεις ή μερικές πιέσεις δεν το κάνουν ποικίλλει.

Εάν η συνθήκη απομακρυνθεί από την κατάσταση ισορροπίας, ορισμένα είδη θα κυριαρχήσουν έναντι άλλων και από εκεί προκύπτει η έκφραση που σχετίζεται με το ρυθμό άμεσης και αντίστροφης αντίδρασης, Kc:

Ας υποθέσουμε την αντίδραση που φαίνεται παραπάνω:

Όντας Kd και Ki, οι σταθερές του ρυθμού αντίδρασης είναι προς την εμπρός ή την αντίστροφη κατεύθυνση αντίστοιχα.

Και πάλι, εάν Kc>1, σημαίνει ότι το Ki είναι μικρότερο από το Kd, επομένως υπάρχει υψηλός βαθμός μετατροπής των προϊόντων σε αντιδρώντα. Σε αυτή την περίπτωση, η ισορροπία μετατοπίζεται προς τα προϊόντα.

Το αντίστροφο συμβαίνει εάν Kc<1, πράγμα που σημαίνει ότι ο ρυθμός άμεσης αντίδρασης είναι χαμηλότερος από τον ρυθμό έμμεσης αντίδρασης και ότι υπάρχει μικρός κατανάλωση των αντιδρώντων, η ισορροπία μετατοπίζεται προς τα αντιδρώντα.

Ενώ, αν Kc=1, οι ταχύτητες είναι ίσες και το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία.

Είναι σημαντικό να ορίσουμε δύο ζητήματα: πρώτον, η τιμή αυτής της σταθεράς εξαρτάται αποκλειστικά από το θερμοκρασία και, με τη σειρά του, ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος που χρησιμοποιείται για να εκφράσει τις συγκεντρώσεις ή τις πιέσεις των προϊόντων και των αντιδρώντων.

Τέλος, το νόμος Η χημική ισορροπία ρυθμίζεται για αραιά διαλύματα ή αέρια υπό χαμηλή πίεση.