Määritelmä kemiallinen tasapaino

1. Palautuvissa reaktioissa esiintyvä stabiilisuustila, jossa eteenpäin- ja taaksepäinreaktionopeudet pysyvät aina samoina.

Kissa. kieliopillinen: maskuliininen substantiivi
tavuissa: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

Kemiallinen tasapaino

Reaktio tapahtuu saldo kemiallinen kun reaktionopeus suora on yhtä suuri kuin nopeus käänteinen reaktio. Kaikki kemiallinen reaktio sillä on tietty spontaanisuus kohti tasapainoa, ja sen tutkimiseksi teemme sen ∆G-merkin kautta, Energiaa Gibbs-vapaa, mikä tarkoittaa, että tämän suuruuden arvon avulla voimme ennustaa tapahtuuko reaktio tiettyyn suuntaan vai ei.

Gibbsin vapaan energian vaihtelu ilmaistaan ​​yleensä standardiolosuhteissa tuotteiden ja lähtöaineiden energioiden erona myös standarditilassa:

Jos reaktio tapahtuu epästandardeissa olosuhteissa, ∆Gº: n ja ∆G: n välinen suhde määräytyy seuraavalla ilmaisu:

missä Q on reaktioosamäärä.

Ymmärtääksemme reaktionopeuden ja kemiallisen tasapainon vaikutukset meidän on tutkittava ∆G: n merkkiä:

Jos ∆G on negatiivinen, se tarkoittaa, että reaktio on spontaani (tapahtuu) suorassa merkityksessä.

Jos ∆G on positiivinen, se tarkoittaa, että reaktio ei ole spontaani (ei tapahdu) suorassa merkityksessä.

Vaikka jos ∆G=0, muutosta ei tapahdu, koska järjestelmä on tasapainossa, ja kuten jo mainittiin, suora reaktionopeus on yhtä suuri kuin epäsuora reaktionopeus. Tämä tarkoittaa, että reaktioosamäärä Q on yhtä suuri kuin tasapainovakio K, joten ei ole taipumusta suosia tiettyä reaktion suuntaa.

Koska Q määritellään seuraavasti:

Yleiseen reaktioon:

Vaikka K on samassa muodossa, mutta pitoisuudet ovat tasapainossa.

Jos palataan tapaukseen, jossa ∆G on negatiivinen, tämä tarkoittaa, että reaktioosamäärä Q on pienempi kuin K (vakio tasapaino), tarkoittaa, että tuotepitoisuudet ovat pienempiä kuin mitä niiden pitäisi olla, jos reaktio olisi käynnissä. saldo. Siksi siitä tulee spontaaniuden kannalta spontaani suorassa merkityksessä.

Jos taas ∆G on positiivinen, valtaosa tuloista ylittää sen, mitä pitäisi olla, jos järjestelmä olisi tasapainossa, ja Q on suurempi kuin K. Siksi reaktio on spontaani vastakkaiseen suuntaan.

On huomattava, että Q: n ja K: n tiukka määritelmä on annettu tuotteiden ja reagoivien aineiden aktiivisuuksina, ja se määrittelee aktiivisuuden pitoisuuksina tai paineina seuraavasti:

No niin:

Sieltä syntyy, että sekä Q että K ovat ulottumattomia ja voidaan ottaa huomioon sekä pitoisuuksina että osapaineina.

Kun tuotteiden ja lähtöaineiden pitoisuudet tai osapaineet pysyvät vakioina ajan kuluessa, tilanne syntyy kemiallinen tasapaino, kun taas dynaamisen tasapainon tilanne saavutetaan, koska eteenpäin ja päinvastainen reaktionopeus identtinen. On tärkeää korostaa tasapainon dynaamisuutta, niiden muodostumisnopeutta ja kuluttavat tuotteet ja lähtöaineet ovat samat, minkä vuoksi pitoisuudet tai osapaineet eivät se vaihtelee.

Jos ehto siirtyy pois tasapainotilanteesta, tietyt lajit hallitsevat muita ja sieltä syntyy lauseke, joka yhdistää suoran ja käänteisen reaktion nopeuden, Kc:

Oletetaan yllä näkyvä reaktio:

Koska reaktionopeus on Kd ja Ki, ne ovat vastaavasti eteenpäin tai taaksepäin.

Jälleen, jos Kc>1, se tarkoittaa, että Ki on pienempi kuin Kd, joten tuotteiden konversioaste on korkea reagensseiksi. Tässä tapauksessa tasapaino siirtyy tuotteisiin.

Päinvastainen tapahtuu, jos Kc<1, mikä tarkoittaa, että suora reaktionopeus on pienempi kuin epäsuora reaktionopeus ja on vähän kulutus reagensseista, tasapaino siirtyy lähtöaineita kohti.

Jos taas Kc = 1, nopeudet ovat yhtä suuret ja järjestelmä on tasapainossa.

On tärkeää määritellä kaksi asiaa: ensinnäkin, tämän vakion arvo riippuu yksinomaan lämpötila ja vuorostaan ​​vaihtelee tuotteiden ja lähtöaineiden pitoisuuksien tai paineiden ilmaisemiseen käytetyn suuruuden mukaan.

Lopuksi, laki Kemiallinen tasapaino mukautuu laimeille liuoksille tai kaasuille alhaisessa paineessa.