Definícia homogénnej a heterogénnej rovnováhy

Candela Rocío Barbisan | dec. 2021
Chemický inžinier

Homogénne rovnováhy

Vo všeobecnosti sú acidobázické rovnováhy homogénne, pretože sa vyskytujú vo vodných roztokoch. Podobne stupeň ionizácie každej kyseliny alebo zásady povedie k zvýšeniu pH Riešenie a tento proces je riadený konštantou kyslosti alebo zásaditosti, známymi ako Ka a Kb.

Tu je príklad Zostatok homogénna chemikália a jej príslušná rovnovážna konštanta:

Byť:

Malo by sa pamätať na to, že chemická rovnováha nastáva, keď rýchlosť reakcie priamy rovný rýchlosť nepriama reakcia.

Heterogénne rovnováhy

Vo všeobecnosti ich pripisujeme roztokom alebo zrážaniu iónových zlúčenín, pretože ich počiatočná alebo konečná fáza reaguje na tuhú látku, ktorá je zriedená alebo vyzrážaná vo vodnom roztoku. Treba poznamenať, že v týchto prípadoch je konštanta, ktorá riadi proces, rovnovážna konštanta Keq, avšak pevné látky nevstupujú do hry v produktoch tejto konštanty.

Jasným príkladom heterogénnej rovnováhy je rozklad pri vysokej teplota tuhého uhličitanu vápenatého tvoriaceho tuhý oxid vápenatý a plynného oxidu uhličitého:

Byť:

Heterogénne rovnováhy tuhá látka-kvapalina

V heterogénnych rovnováhách, kde sa zráža pevná látka, hrá základnú úlohu konštanta produktu rozpustnosti alebo Kps. je to v tomto prípade rovnovážna konštanta, ktorá riadi proces, udávajúca, nakoľko je pevná látka rozpustná v použitom rozpúšťadle, bežne Voda.

O čom to je? Prakticky ide o tvorbu nerozpustného alebo slabo rozpustného produktu z iónovej zlúčeniny, preto v týchto prípadoch existuje rad faktory Zohrávajú dôležitú úlohu.

V prvom rade, ako pri všetkých rovnovážnych stavoch, teplota, pretože zvýšenie teploty vedie k zvýšeniu Kinetická energia kryštálov, čo oslabuje väzbové sily v dôsledku spôsobených vibrácií.

Na druhej strane, povaha interagujúcich zlúčenín, pretože, ako vieme, tým väčšia čím podobnosť v polarite rozpúšťadla a zlúčeniny, ktorá sa má rozpustiť, tým lepší je stupeň rozpustnosť. Toto je vysvetlené tým, že veľkosť interakčných síl medzi rozpúšťadlom a tuhou látkou, ktorá sa má rozpustiť, musí byť podobná silám, ktoré tuhá látka pôvodne mala.

Nakoniec, entropia systému hrá veľmi dôležitú úlohu. Variácia entropie vysvetľuje stupeň usporiadanosti systému a ako je známe, vesmír vždy smeruje k chaosu alebo neporiadku. Keď dôjde k rozpusteniu, väzby iónovej zlúčeniny sa prerušia, čím sa zvýši porucha, a preto je tento proces široko uprednostňovaný.

Takže keď sa iónová zlúčenina rozpustí v priamom zmysle rovnovážnej reakcie a vyzráža sa, v opačnom zmysle je vzťah, ktorý riadi proces, konštanta uvedeného produktu rozpustnosti.

V oboch typoch rovnováhy môžeme zdôrazniť spoločné charakteristiky: po prvé, teplota hrá základnú úlohu, pretože riadi rovnováhu. Ak sa táto premenná mení, podľa Le Chatelierovho princípu bude systém reagovať takým spôsobom, aby pôsobil proti uvedenej poruche. Rovnako aj hodnota rovnovážnej konštanty je jedinečná pre každú rovnovážnu reakciu pri danej teplote a zodpovedá kvocientu aktivít, teda je nezávislý od koncentrácie alebo tlaku produktov a činidlá. Na prehĺbenie štúdia zmeny Keq s teplotou je potrebné ponoriť sa do Rovnica od Van’t Hoffa.

Po druhé, rovnovážny stav sa nesmie meniť v čase a keď hovoríme o rovnovážnom stave, máme na mysli proces, ktorý prebieha v uzavretom systéme.

Na druhej strane, vo všetkých prípadoch výraz z rovnovážnych konštánt, bez ohľadu na vykonaný proces, si zachováva svoj tvar: koncentrácia produktov zvýšené na ich príslušné stechiometrické koeficienty vzhľadom na koncentráciu činidla zvýšenú na ich koeficienty stechiometrická. Je potrebné poznamenať, že väčšina týchto konštánt bola uvedená v tabuľke pri 25 °C.

Bibliografia

Poznámky predsedníčky, Všeobecná chémia I, UNMdP, Technická fakulta, 2019.