הגדרה של שיווי משקל כימי

1. מצב היציבות הקיים בתגובות הפיכות שבהן קצב התגובה קדימה ואחורה נשאר תמיד זהה.

חתול. דִקדוּקִי: שם עצם זכר
בהברות: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

איזון כימי

יש תגובה איזון כימי כאשר מהירות תגובה ישיר שווה ל מְהִירוּת תגובה הפוכה. את כל תגובה כימית יש ספונטניות מסוימת כלפי שיווי משקל, וכדי לחקור אותה אנו עושים זאת באמצעות הסימן ∆G, אֵנֶרְגִיָה גיבס חופשי, מה שמרמז שבאמצעות הערך של גודל זה, אנו יכולים לחזות אם תגובה תתרחש בכיוון מסוים או לא.

השונות של האנרגיה החופשית של גיבס מתבטאת, באופן כללי, בתנאים סטנדרטיים כהבדל בין האנרגיות של מוצרים ומגיבים גם במצב סטנדרטי:

בעוד שאם התגובה מתרחשת בתנאים לא סטנדרטיים, הקשר בין ∆Gº ל-∆G נקבע על ידי הדברים הבאים ביטוי:

כאשר Q היא מנת התגובה.

כדי להבין את ההשלכות של קצב התגובה ושיווי המשקל הכימי עלינו ללמוד את הסימן של ∆G:

אם ∆G שלילי, זה מרמז שהתגובה היא ספונטנית (מתרחשת) במובן הישיר.

אם ∆G חיובי, זה מרמז שהתגובה אינה ספונטנית (לא מתרחשת) במובן הישיר.

בעוד שאם ∆G=0, לא יהיה שינוי, מכיוון שהמערכת נמצאת בשיווי משקל, וכפי שכבר צוין, קצב התגובה הישירה שווה לקצב התגובה העקיפה. זה מרמז שמנת התגובה Q שווה לקבוע שיווי המשקל K, ולכן אין נטייה להעדיף כיוון ספציפי של התגובה.

מכיוון ש-Q מוגדר כ:

לתגובה גנרית:

בעוד K לובש את אותה צורה, אבל עם הריכוזים בשיווי משקל.

אם נחזור למקרה שבו ∆G שלילי, הדבר מרמז שמנת התגובה Q קטנה מ-K (קבוע של שיווי משקל), מרמז שריכוזי המוצר נמוכים ממה שהם צריכים להיות אם התגובה הייתה בעיצומה. איזון. לכן, במונחים של ספונטניות, היא הופכת לספונטנית במובן הישיר.

בעוד שאם ∆G חיובי, תהיה שכיחות של מוצרים מעל מה שצריך להיות אם המערכת הייתה בשיווי משקל, כאשר Q גדול מ-K. לכן, התגובה היא ספונטנית בכיוון ההפוך.

יצוין כי ההגדרה המחמירה של Q ו-K ניתנת במונחים של פעילות המוצרים והמגיבים, ומגדירה את הפעילות במונחים של ריכוז או לחצים כ:

נו טוב:

מכאן עולה שגם Q וגם K הם חסרי מימד ויכולים להיחשב גם בריכוזים וגם בלחצים חלקיים.

כאשר הריכוזים או הלחצים החלקיים של מוצרים ומגיבים נשארים קבועים לאורך זמן, המצב מתרחש שיווי משקל כימי, בעוד שמצב של שיווי משקל דינמי מושג בגלל שקצב התגובה קדימה ואחורה עם זֵהֶה. חשוב להדגיש את הדינמיות של איזון, את המהירות שבה הם נוצרים ו לצרוך מוצרים ומגיבים זהה, וזו הסיבה שהריכוזים או הלחצים החלקיים לא זה משתנה.

אם המצב מתרחק ממצב שיווי המשקל, מינים מסוימים ישלטו על אחרים ומשם עולה הביטוי המתייחס לקצב התגובה הישירה וההפוכה, Kc:

נניח את התגובה הנראית לעיל:

בהיותם Kd ו-Ki, קבועי קצב התגובה בכיוון קדימה או אחורה בהתאמה.

שוב, אם Kc>1, זה מרמז ש-Ki קטן מ-Kd, ולכן יש רמה גבוהה של המרה של מוצרים למגיבים. במקרה זה, שיווי המשקל מוסט לכיוון מוצרים.

ההפך מתרחש אם Kc<1, מה שמרמז שקצב התגובה הישירה נמוך מקצב התגובה העקיפה ויש מעט צְרִיכָה של מגיבים, שיווי המשקל מוסט לכיוון מגיבים.

ואילו אם Kc=1, המהירויות שוות והמערכת בשיווי משקל.

חשוב להגדיר שני נושאים: ראשית, ערכו של קבוע זה תלוי אך ורק ב- טֶמפֶּרָטוּרָה ובתמורה, משתנה בהתאם לגודל המשמש לביטוי הריכוזים או הלחצים של מוצרים ומגיבים.

לבסוף, ה חוֹק שיווי משקל כימי מתאים לתמיסות או גזים מדוללים בלחץ נמוך.