Keemilise tasakaalu definitsioon

1. Pöörduvates reaktsioonides esinev stabiilsustingimus, kus edasi- ja tagasireaktsiooni kiirus jäävad alati samaks.

Kass. grammatiline: meessoost nimisõna
silpides: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

Keemiline tasakaal

Sees on reaktsioon tasakaalu keemiline kui reaktsiooni kiirus otsene on võrdne kiirust vastupidine reaktsioon. Kõik keemiline reaktsioon omab teatud spontaansust tasakaalu suunas ja selle uurimiseks teeme seda ∆G märgi kaudu, Energia Gibbsi vaba, mis tähendab, et selle suuruse väärtuse kaudu saame ennustada, kas reaktsioon toimub teatud suunas või mitte.

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

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

kus Q on reaktsiooni jagatis.

Reaktsioonikiiruse ja keemilise tasakaalu mõju mõistmiseks 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 mõttes.

Kui ∆G = 0, siis muutust ei toimu, kuna süsteem on tasakaalus ja nagu juba mainitud, on otsene reaktsioonikiirus 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 minna tagasi juhtumi juurde, kus ∆G on negatiivne, tähendab see, et reaktsiooni jagatis Q on väiksem kui K (konstant tasakaal), tähendab, et toote kontsentratsioonid on väiksemad, kui need peaksid olema reaktsiooni toimumise korral. tasakaalu. Seetõttu muutub see spontaansuse mõttes otseses mõttes spontaanseks.

Arvestades, et kui ∆G on positiivne, on ülekaal tooteid, mis on suuremad kui süsteemi tasakaalusoleku korral, 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:

Sealt tuleneb, et nii Q kui ka K on mõõtmeteta ja neid saab arvestada nii kontsentratsioonides kui ka osarõhkudes.

Kui toodete ja reagentide kontsentratsioon või osarõhk jääb aja jooksul muutumatuks, tekib olukord keemiline tasakaal, samas kui dünaamilise tasakaalu olukord saavutatakse, kuna edasi- ja tagasireaktsiooni kiirus identsed. Oluline on esile tõsta tasakaalu dünaamilisust, nende kujunemise kiirust ja tarbivad tooted ja reagendid on samad, mistõttu kontsentratsioonid või osalised rõhud seda ei tee see varieerub.

Kui tingimus liigub tasakaaluolukorrast eemale, domineerivad teatud liigid teiste üle ja sealt tekib avaldis, mis seostab otsese ja pöördreaktsiooni kiirust Kc:

Oletame ülaltoodud reaktsiooni:

Olles Kd ja Ki, on reaktsioonikiiruse konstandid vastavalt kas edasi- või tagasisuunas.

Jällegi, kui Kc> 1, tähendab see, et Ki on väiksem kui Kd, seega on produktide kõrge konversiooniaste reagentideks. Sel juhul nihkub tasakaal toodete poole.

Vastupidine juhtub, kui Kc<1, mis tähendab, et otsene reaktsioonikiirus on madalam 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 toodete ja reagentide kontsentratsioonide või rõhkude väljendamiseks.

Lõpuks, seadus Keemiline tasakaal kohandub madala rõhu all olevate lahjendatud lahuste või gaaside jaoks.