ქიმიური წონასწორობის განმარტება

1. სტაბილურობის მდგომარეობა შექცევად რეაქციებშია, სადაც წინა და საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე ყოველთვის იგივე რჩება.

Კატა. გრამატიკული: მამრობითი არსებითი სახელი
მარცვლებში: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

ქიმიური ბალანსი

არის რეაქცია ბალანსი ქიმიური, როდესაც რეაქციის სიჩქარე პირდაპირი უდრის სიჩქარე საპირისპირო რეაქცია. ყველა ქიმიური რეაქცია აქვს წონასწორობის მიმართ გარკვეული სპონტანურობა და ამის გამოსაკვლევად ვაკეთებთ ∆G ნიშნის მეშვეობით, ენერგია Gibbs free, რაც გულისხმობს, რომ ამ სიდიდის მნიშვნელობის მეშვეობით ჩვენ შეგვიძლია ვიწინასწარმეტყველოთ, მოხდება რეაქცია გარკვეული მიმართულებით თუ არა.

გიბსის თავისუფალი ენერგიის ცვალებადობა გამოიხატება, ზოგადად, სტანდარტულ პირობებში, როგორც სხვაობა პროდუქტებისა და რეაქტანტების ენერგიებს შორის, ასევე სტანდარტულ მდგომარეობაში:

ხოლო, თუ რეაქცია ხდება არასტანდარტულ პირობებში, კავშირი ∆Gº და ∆G-ს შორის განისაზღვრება შემდეგით. გამოხატულება:

სადაც Q არის რეაქციის კოეფიციენტი.

რეაქციის სიჩქარისა და ქიმიური წონასწორობის გასაგებად უნდა შევისწავლოთ ∆G ნიშანი:

თუ ∆G უარყოფითია, ეს ნიშნავს, რომ რეაქცია სპონტანურია (წარმოიქმნება) პირდაპირი გაგებით.

თუ ∆G დადებითია, ეს ნიშნავს, რომ რეაქცია არ არის სპონტანური (არ ხდება) პირდაპირი გაგებით.

ხოლო, თუ ∆G=0, ცვლილება არ იქნება, რადგან სისტემა წონასწორობაშია და როგორც უკვე აღვნიშნეთ, პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე უდრის არაპირდაპირი რეაქციის სიჩქარეს. ეს გულისხმობს, რომ რეაქციის კოეფიციენტი Q უდრის წონასწორობის მუდმივ K-ს, ამიტომ არ არსებობს რეაქციის კონკრეტული მიმართულების უპირატესობა.

ვინაიდან Q განისაზღვრება როგორც:

ზოგადი რეაქციისთვის:

მაშინ როდესაც K იღებს იგივე ფორმას, მაგრამ კონცენტრაციით წონასწორობაში.

თუ დავუბრუნდებით იმ შემთხვევას, როდესაც ∆G უარყოფითია, ეს ნიშნავს, რომ რეაქციის კოეფიციენტი Q არის K-ზე ნაკლები (მუდმივი წონასწორობა), გულისხმობს, რომ პროდუქტის კონცენტრაცია ნაკლებია, ვიდრე რეაქცია მიმდინარეობდა. ბალანსი. ამიტომ, სპონტანურობის თვალსაზრისით, იგი ხდება სპონტანური პირდაპირი გაგებით.

მაშინ როცა, თუ ∆G დადებითია, იქნება პროდუქტების უპირატესობა იმაზე მეტი, რაც უნდა იყოს, თუ სისტემა წონასწორობაში იყო, ხოლო Q მეტია K-ზე. ამიტომ რეაქცია სპონტანურია საპირისპირო მიმართულებით.

უნდა აღინიშნოს, რომ Q და K-ს მკაცრი განმარტება მოცემულია პროდუქტებისა და რეაქტანტების აქტივობის თვალსაზრისით, რაც განსაზღვრავს აქტივობას კონცენტრაციის ან წნევის მიხედვით, როგორც:

კარგად:

აქედან გამომდინარეობს, რომ Q და K უგანზომილებიანია და შეიძლება ჩაითვალოს როგორც კონცენტრაციებში, ასევე ნაწილობრივ წნევაში.

როდესაც პროდუქტებისა და რეაგენტების კონცენტრაცია ან ნაწილობრივი წნევა დროთა განმავლობაში მუდმივი რჩება, სიტუაცია ხდება ქიმიური წონასწორობა, ხოლო დინამიური წონასწორობის მდგომარეობა მიღწეულია, რადგან წინ და საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე იდენტური. მნიშვნელოვანია ხაზგასმით აღვნიშნოთ ბალანსის დინამიზმი, მათი ფორმირების სიჩქარე და მოიხმარენ პროდუქტებს და რეაგენტებს, რის გამოც კონცენტრაცია ან ნაწილობრივი წნევა არ არის ის მერყეობს.

თუ მდგომარეობა გადადის წონასწორობის სიტუაციიდან, გარკვეული სახეობები ჭარბობენ სხვებზე და იქიდან წარმოიქმნება გამოხატულება, რომელიც აკავშირებს პირდაპირი და ინვერსიული რეაქციის სიჩქარეს, Kc:

დავუშვათ ზემოთ ნანახი რეაქცია:

როგორც Kd და Ki, რეაქციის სიჩქარის მუდმივი მუდმივია, შესაბამისად, წინა ან საპირისპირო მიმართულებით.

ისევ, თუ Kc>1, ეს ნიშნავს, რომ Ki არის Kd-ზე ნაკლები, ასე რომ, არსებობს პროდუქტების რეაქტორებად გადაქცევის მაღალი ხარისხი. ამ შემთხვევაში წონასწორობა გადადის პროდუქტებისკენ.

საპირისპირო ხდება, თუ Kc<1, რაც ნიშნავს, რომ პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე დაბალია, ვიდრე არაპირდაპირი რეაქციის სიჩქარე და ცოტაა მოხმარება რეაგენტებიდან წონასწორობა გადადის რეაქტანტებისკენ.

ხოლო თუ Kc=1, სიჩქარეები ტოლია და სისტემა წონასწორობაშია.

მნიშვნელოვანია ორი საკითხის განსაზღვრა: პირველი, ამ მუდმივის მნიშვნელობა დამოკიდებულია ექსკლუზიურად ტემპერატურა და, თავის მხრივ, იცვლება სიდიდის მიხედვით, რომელიც გამოიყენება პროდუქტებისა და რეაქტანტების კონცენტრაციების ან წნევის გამოსასახატავად.

და ბოლოს, კანონი ქიმიური წონასწორობა რეგულირდება განზავებული ხსნარებისთვის ან გაზებისთვის დაბალი წნევის ქვეშ.