Reaktsioonikiiruse ja keemilise tasakaalu määratlus

Kõik keemiline reaktsioon on tema suhtes teatud spontaansus Tasakaal, ja selle uurimiseks teeme seda ∆G märgi kaudu, Energia Gibbsi vaba, mis tähendab, et selle suuruse väärtuse kaudu saame ennustada, kas reaktsioon toimub teatud mõttes või mitte.

Gibbsi vaba energia varieerumist väljendatakse üldiselt standardtingimustes toodete ja reaktiivide energiate erinevusena ka standardolekus:

Kui reaktsioon toimub mittestandardsetes tingimustes, määratakse ∆Gº ja ∆G vaheline seos järgmisega väljendus:

Kus Q on reaktsiooni jagatis.

Et mõista selle tähendust reaktsiooni kiirus ja keemilist tasakaalu peame uurima ∆G märki:

Kui ∆G on negatiivne, tähendab see, et reaktsioon on spontaanne (toimub) otseses mõttes.

Kui ∆G on positiivne, tähendab see, et reaktsioon ei ole spontaanne (ei toimu) otseses tähenduses.

Kui ∆G = 0, siis muutust ei toimu, kuna süsteem on tasakaalus ja nagu juba mainitud,

kiirust Otsene reaktsiooni kiirus on võrdne kaudse reaktsiooni kiirusega. See tähendab, et reaktsiooni jagatis Q on võrdne tasakaalukonstandiga K, seega ei ole kalduvust eelistada reaktsiooni konkreetset suunda.

Kuna Q on määratletud järgmiselt:

Üldise reaktsiooni jaoks:

Kuigi K on samal kujul, kuid kontsentratsioonid on tasakaalus.

Kui pöördume tagasi juhtumi juurde, kus ∆G on negatiivne, tähendab see, et reaktsiooni jagatis Q on väiksem kui K (konstant tasakaal), tähendab, et toote kontsentratsioonid on madalamad, kui need peaksid olema reaktsiooni toimumise korral Tasakaal. Seetõttu muutub see spontaansuse mõttes otseses mõttes spontaanseks.

Arvestades, et kui ∆G on positiivne, on ülekaal tooteid, mis on suuremad kui need, mis peaksid eksisteerima, kui süsteem oleks tasakaalus, kusjuures Q on suurem kui K. Seetõttu on reaktsioon vastupidises suunas spontaanne.

Tuleb märkida, et Q ja K range määratlus on antud toodete ja reaktiivide aktiivsuse osas, määratledes aktiivsuse kontsentratsiooni või rõhkude järgi järgmiselt:

Oh hästi:

Siit järeldub, et nii Q kui ka K on mõõtmeteta ja neid saab tõsta nii kontsentratsioonides kui ka osarõhkudes.

Kui toodete ja reagentide kontsentratsiooni või osarõhku hoitakse aja jooksul konstantsena, tekib olukord keemiline tasakaal, niivõrd kui dünaamilise tasakaalu olukord saavutatakse otsese ja pöördreaktsiooni kiiruse tõttu identsed. Oluline on esile tõsta tasakaalu dünaamilisust, nende moodustumise kiirust ja tarbida tooteid ja reaktiive on samad, mistõttu kontsentratsioonid või osarõhud mitte see varieerub.

Kui tingimus liigub tasakaalusituatsioonist eemale, saavad teatud liigid teise üle ja sealt tekib avaldis, mis seostab otsese ja pöördreaktsiooni kiirust Kc:

Oletame, et ülaltoodud reaktsioon:

Kus Kd ja Ki on reaktsioonikiiruse konstandid vastavalt edasi- või tagasisuunas.

Jällegi, kui Kc> 1, tähendab see, et Ki on väiksem kui Kd, seega on produktid kõrgel tasemel reaktiivideks. Sel juhul nihkub tasakaal toodete poole.

Vastupidine juhtub, kui Kc <1, mis tähendab, et otsereaktsiooni kiirus on väiksem kui kaudse reaktsiooni kiirus ja seda on vähe tarbimist reagentide puhul nihkub tasakaal reagentide suunas. Kui Kc = 1, on kiirused võrdsed ja süsteem on tasakaalus. Oluline on määratleda kaks küsimust: esiteks, selle konstandi väärtus sõltub eranditult temperatuuri ja see omakorda varieerub sõltuvalt suurusjärgust, mida kasutatakse produktide ja reaktiivide kontsentratsioonide või rõhkude väljendamiseks. Lõpuks, seadus Keemiline tasakaal kohandub madala rõhu all olevate lahjendatud lahuste või gaasidega.

Reaktsioonikiiruse ja keemilise tasakaalu teemad