Definiția vitezei de reacție și a echilibrului chimic

Toate reactie chimica are o anumită spontaneitate față de el Echilibru, iar pentru a o investiga o facem prin semnul ∆G, Energie Gibbs liber, ceea ce presupune că, prin valoarea acestei mărimi, putem prezice dacă o reacție va avea loc într-un anumit sens sau nu.

Variația Energiei Libere Gibbs este exprimată, în general, în condiții standard ca diferență între energiile produselor și reactanților și în stare standard:

Întrucât, dacă reacția are loc în condiții nestandard, relația dintre ∆Gº și ∆G este determinată de următoarele expresie:

Unde Q este coeficientul de reacție.

Pentru a înțelege implicația viteza de reactie iar echilibrul chimic trebuie să studiem semnul lui ∆G:

Dacă ∆G este negativ, înseamnă că reacția este spontană (are loc) în sens direct.

Dacă ∆G este pozitiv, înseamnă că reacția nu este spontană (nu are loc) în sens direct.

În timp ce, dacă ∆G = 0, nu va exista nicio schimbare, deoarece sistemul este în echilibru și, așa cum sa menționat deja, viteză Viteza de reacție directă este egală cu viteza de reacție indirectă. Aceasta implică faptul că coeficientul de reacție Q este egal cu constanta de echilibru K, deci nu există tendința de a favoriza o direcție specifică a reacției.

Deoarece Q este definit ca:

Pentru o reacție generică:

În timp ce K ia aceeași formă, dar cu concentrațiile în echilibru.

Dacă revenim la cazul în care ∆G este negativ, aceasta implică faptul că coeficientul de reacție Q este mai mic decât K (constanta lui echilibru), implică faptul că concentrațiile produsului sunt mai mici decât ar trebui să fie dacă reacția ar fi Echilibru. Prin urmare, în termeni de spontaneitate, ea devine spontană în sens direct.

În timp ce, dacă ∆G este pozitiv, va exista o preponderență a produselor peste cele care ar trebui să existe dacă sistemul ar fi în echilibru, cu Q mai mare decât K. Prin urmare, reacția este spontană în sens invers.

Trebuie remarcat faptul că definiția strictă a lui Q și K este dată în ceea ce privește activitățile produselor și reactanților, definind activitatea din punct de vedere al concentrației sau presiunilor ca:

Ei bine:

De aici rezultă că atât Q, cât și K sunt adimensionale și pot fi crescute atât în ​​concentrații, cât și în presiuni parțiale.

Atunci când concentrațiile sau presiunile parțiale ale produselor și reactanților sunt menținute constante în timp, apare situația echilibru chimic, în măsura în care se ajunge la o situație de echilibru dinamic datorită vitezei de reacție directă și inversă cu identic. Este important de evidențiat dinamica echilibrului, viteza cu care se formează și consumul de produse și reactivi este același, de aceea concentrațiile sau presiunile parțiale nu variază.

Dacă condiția se îndepărtează de situația de echilibru, anumite specii vor prevala asupra alteia și de acolo rezultă expresia care raportează viteza de reacție directă și inversă, Kc:

Să presupunem că reacția văzută mai sus:

Unde Kd și Ki sunt constantele vitezei de reacție în direcția înainte sau în sens invers.

Din nou, dacă Kc> 1, înseamnă că Ki este mai mic decât Kd, prin urmare, există un grad ridicat de conversie a produselor în reactanți. În acest caz, echilibrul este deplasat către produse.

Reversul are loc dacă Kc <1, ceea ce implică faptul că viteza de reacție directă este mai mică decât viteza de reacție indirectă și există puțină consum de reactanți, echilibrul este deplasat către reactanți. În timp ce, dacă Kc = 1, vitezele sunt egale și sistemul este în echilibru. Este important să definim două aspecte: în primul rând, valoarea acestei constante depinde exclusiv de temperatura și, la rândul său, variază în funcție de mărimea utilizată pentru a exprima concentrațiile sau presiunile produselor și reactanților. În cele din urmă, cel lege Echilibrul chimic se adaptează la soluțiile sau gazele diluate la presiune scăzută.

Subiecte privind viteza de reacție și echilibrul chimic