Definicja równowagi chemicznej

1. Warunek stabilności występujący w reakcjach odwracalnych, w których szybkość reakcji do przodu i do tyłu zawsze pozostaje taka sama.

Kot. gramatyczny: rzeczownik rodzaju męskiego
w sylabach: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

Równowaga chemiczna

Jest reakcja balansować chemiczna, gdy szybkość reakcji bezpośredni jest równy prędkość reakcja odwrotna. Wszystko Reakcja chemiczna ma pewną samorzutność w dążeniu do równowagi i aby to zbadać robimy to poprzez znak ∆G, Energia Gibbsa, co oznacza, że ​​dzięki wartości tej wielkości możemy przewidzieć, czy reakcja zajdzie w określonym kierunku, czy nie.

Zmienność energii swobodnej Gibbsa wyraża się na ogół w warunkach standardowych jako różnica między energiami produktów i reagentów również w stanie normalnym:

Natomiast jeśli reakcja zachodzi w warunkach niestandardowych, to zależność między ∆Gº a ∆G określa się z następującego wyrażenie:

gdzie Q jest ilorazem reakcji.

Aby zrozumieć implikacje szybkości reakcji i równowagi chemicznej, musimy zbadać znak ∆G:

Jeśli ∆G jest ujemne, oznacza to, że reakcja jest spontaniczna (zachodzi) w sensie bezpośrednim.

Jeśli ∆G jest dodatnie, oznacza to, że reakcja nie jest samorzutna (nie zachodzi) w sensie bezpośrednim.

Natomiast, jeśli ∆G=0, zmiany nie będzie, ponieważ układ jest w równowadze, a jak już wspomniano, szybkość reakcji bezpośredniej jest równa szybkości reakcji pośredniej. Oznacza to, że iloraz reakcji Q jest równy stałej równowagi K, więc nie ma tendencji do faworyzowania określonego kierunku reakcji.

Ponieważ Q jest zdefiniowane jako:

Dla ogólnej reakcji:

Podczas gdy K przyjmuje tę samą postać, ale ze stężeniami w równowadze.

Jeśli wrócimy do przypadku, w którym ∆G jest ujemne, oznacza to, że iloraz reakcji Q jest mniejszy niż K (stała równowaga), implikuje, że stężenia produktów są mniejsze niż powinny być, gdyby reakcja była w toku. balansować. Zatem pod względem spontaniczności staje się spontanicznością w sensie bezpośrednim.

Natomiast jeśli ∆G jest dodatnie, będzie przewaga produktów powyżej tego, co powinno być, gdyby system był w równowadze, przy czym Q jest większe niż K. Dlatego reakcja jest spontaniczna w odwrotnym kierunku.

Należy zauważyć, że ścisła definicja Q i K jest podana w kategoriach aktywności produktów i reagentów, definiując aktywność w kategoriach stężenia lub ciśnień jako:

O dobrze:

Stąd wynika, że ​​zarówno Q, jak i K są bezwymiarowe i można je rozpatrywać zarówno w stężeniach, jak i ciśnieniach cząstkowych.

Sytuacja ma miejsce, gdy stężenia lub ciśnienia cząstkowe produktów i reagentów pozostają stałe w czasie równowaga chemiczna, podczas gdy stan równowagi dynamicznej zostaje osiągnięty, ponieważ szybkość reakcji do przodu i do tyłu z identyczny. Ważne jest, aby podkreślić dynamikę równowagi, szybkość, z jaką się tworzą i zużywają produkty i reagenty są takie same, dlatego stężenia lub ciśnienia cząstkowe nie różni się.

Jeśli warunek oddala się od stanu równowagi, niektóre gatunki będą dominować nad innymi i stąd powstaje wyrażenie, które wiąże szybkość reakcji bezpośredniej i odwrotnej, Kc:

Załóżmy reakcję widzianą powyżej:

Będąc Kd i Ki, stałe szybkości reakcji są odpowiednio w kierunku do przodu lub do tyłu.

Ponownie, jeśli Kc>1, oznacza to, że Ki jest mniejsze niż Kd, więc występuje wysoki stopień konwersji produktów do reagentów. W tym przypadku równowaga jest przesunięta w stronę produktów.

Odwrotna sytuacja ma miejsce, gdy Kc<1, co oznacza, że ​​szybkość reakcji bezpośredniej jest mniejsza niż szybkość reakcji pośredniej i jest mało konsumpcja reagentów równowaga przesuwa się w kierunku reagentów.

Natomiast jeśli Kc=1, to prędkości są sobie równe i układ jest w równowadze.

Istotne jest zdefiniowanie dwóch kwestii: po pierwsze, wartość tej stałej zależy wyłącznie od temperatura i z kolei zmienia się w zależności od wielkości użytej do wyrażenia stężeń lub ciśnień produktów i reagentów.

Wreszcie, prawo Równowaga chemiczna dostosowuje się do rozcieńczonych roztworów lub gazów pod niskim ciśnieniem.