A homogén és heterogén egyensúly definíciója

Candela Rocío Barbisan | december 2021
Vegyészmérnök

Homogén egyensúlyok

Általában a sav-bázis egyensúlyok homogének, mivel vizes oldatokban fordulnak elő. Hasonlóképpen, az egyes savak vagy bázisok ionizációs foka megnöveli a pH-t megoldás és ezt a folyamatot a savassági vagy bázikussági állandó szabályozza, amely Ka és Kb néven ismert.

Íme egy példa arra Egyensúly homogén vegyi anyag és a megfelelő egyensúlyi állandó:

Lény:

Emlékeztetni kell arra, hogy a kémiai egyensúly akkor következik be, amikor a reakciósebesség közvetlen egyenlők sebesség közvetett reakció.

Heterogén egyensúlyok

Általában ionos vegyületek oldatainak vagy kicsapódásainak tulajdonítjuk őket, mivel kezdeti vagy végső fázisuk olyan szilárd anyagra reagál, amelyet vizes oldatban hígítanak vagy kicsapnak. Megjegyzendő, hogy ezekben az esetekben a folyamatot irányító állandó a Keq egyensúlyi állandó, azonban ennek az állandónak a szorzataiban a szilárd anyagok nem játszanak szerepet.

A heterogén egyensúly egyértelmű példája a magas fokon történő bomlás hőfok szilárd kalcium-karbonátból, amely szilárd kalcium-oxidot és gáznemű szén-dioxidot képez:

Lény:

Heterogén szilárd-folyadék egyensúlyok

Heterogén egyensúlyokban, ahol szilárd anyag válik ki, az oldhatósági szorzatállandó vagy Kps alapvető szerepet játszik, és ez ebben az esetben a folyamatot szabályozó egyensúlyi állandó, amely azt jelzi, hogy a szilárd anyag mennyire oldódik a használt oldószerben, általában Víz.

Ez miről szól? Gyakorlatilag egy ionos vegyületből oldhatatlan vagy gyengén oldódó termék képződik, ezért ezekben az esetekben számos tényezőket Fontos szerepet játszanak.

Mindenekelőtt, mint minden egyensúlyban, a hőmérséklet, mivel a hőmérséklet emelkedése a hőmérséklet növekedéséhez vezet. Kinetikus energia a kristályok közül, amely az okozott rezgések miatt gyengíti a kötőerőket.

Másrészt a kölcsönhatásba lépő vegyületek természete, hiszen mint tudjuk, annál nagyobb minél hasonlóbb az oldószer és az oldandó vegyület polaritása, annál jobb a mértéke oldhatóság. Ez azzal magyarázható, hogy az oldószer és az oldandó szilárd anyag közötti kölcsönhatásban lévő erők nagyságának hasonlónak kell lennie a szilárd anyag kezdetben fellépő erőihez.

Végül a rendszer entrópiája nagyon fontos szerepet játszik. Az entrópia változása megmagyarázza a rendszer rendezettségét, és mint ismeretes, az Univerzum mindig a káosz vagy a rendezetlenség felé hajlik. Az oldódás során az ionos vegyület kötései felbomlanak, növelve a rendezetlenséget, ezért a folyamatot széles körben kedvelik.

Tehát amikor egy ionos vegyület az egyensúlyi reakció közvetlen értelmében feloldódik és kicsapódik, ellenkező értelemben a folyamatot irányító reláció az említett oldhatósági szorzat állandója.

Mindkét egyensúlytípusban kiemelhetünk közös jellemzőket: egyrészt a hőmérséklet alapvető szerepet játszik, hiszen ez szabályozza az egyensúlyt. Ha ez a változó változik, Le Chatelier elve szerint a rendszer úgy reagál, hogy ellensúlyozza az említett zavart. Ugyanígy az egyensúlyi állandó értéke is egyedi minden egyensúlyi reakcióra adott hőmérsékleten és tevékenységek hányadosának felel meg, tehát független a termékek koncentrációjától vagy nyomásától és reagensek. A Keq hőmérséklettől való változásának tanulmányozásának elmélyítéséhez szükséges elmélyülni a Egyenlet írta Van’t Hoff.

Másodszor, az egyensúlyi állapot nem változhat az idő múlásával, és amikor egyensúlyi állapotról beszélünk, olyan folyamatra utalunk, amely egy zárt rendszerben megy végbe.

Másrészt minden esetben a kifejezés az egyensúlyi állandók közül, bármilyen is legyen a folyamat, megtartja alakját: a termékek koncentrációja a megfelelő sztöchiometrikus együtthatójukra emelve a reagenskoncentrációt az együtthatójukra emelve sztöchiometrikus. Meg kell jegyezni, hogy ezeknek az állandóknak a többségét 25 °C-on adtuk meg.

Bibliográfia

Elnöki jegyzetek, Általános kémia I, UNMdP, Műszaki Kar, 2019.