Definícia chemickej rovnováhy

1. Podmienka stability prítomná pri reverzibilných reakciách, kde rýchlosť doprednej a spätnej reakcie zostáva vždy rovnaká.

Cat. gramaticky: podstatné meno mužského rodu
v slabikách: e-qui-li-brio + quí-mi-co.

Chemická bilancia

Prichádza reakcia rovnováhu chemický, keď rýchlosť reakcie priamy sa rovná rýchlosť reverzná reakcia. Všetky chemická reakcia má určitú spontánnosť smerom k rovnováhe a na jej preskúmanie to robíme cez znamienko ∆G, Energia Gibbs free, čo znamená, že prostredníctvom hodnoty tejto veličiny môžeme predpovedať, či k reakcii dôjde v určitom smere alebo nie.

Variácia Gibbsovej voľnej energie je vyjadrená vo všeobecnosti v štandardných podmienkach ako rozdiel medzi energiami produktov a reaktantov aj v štandardnom stave:

Zatiaľ čo, ak k reakcii dôjde za neštandardných podmienok, vzťah medzi ∆Gº a ∆G je určený nasledujúcim výraz:

kde Q je reakčný kvocient.

Aby sme pochopili dôsledky rýchlosti reakcie a chemickej rovnováhy, musíme študovať znamienko ∆G:

Ak je ∆G záporné, znamená to, že reakcia je spontánna (vyskytuje sa) v priamom zmysle.

Ak je ∆G kladné, znamená to, že reakcia nie je spontánna (nenastáva) v priamom zmysle.

Zatiaľ čo, ak ∆G=0, nedôjde k žiadnej zmene, pretože systém je v rovnováhe a ako už bolo spomenuté, rýchlosť priamej reakcie sa rovná rýchlosti nepriamej reakcie. To znamená, že reakčný kvocient Q sa rovná rovnovážnej konštante K, takže neexistuje tendencia uprednostňovať špecifický smer reakcie.

Pretože Q je definované ako:

Pre všeobecnú reakciu:

Zatiaľ čo K má rovnakú formu, ale s koncentráciami v rovnováhe.

Ak sa vrátime k prípadu, kde ∆G je záporné, znamená to, že reakčný kvocient Q je menší ako K (konšt. rovnováha), znamená, že koncentrácie produktu sú nižšie, ako by mali byť, ak by reakcia prebiehala. rovnováhu. Preto sa z hľadiska spontánnosti stáva spontánnym v priamom zmysle.

Zatiaľ čo, ak je ∆G kladné, bude existovať prevaha produktov nad tým, čo by malo byť, ak by bol systém v rovnováhe, pričom Q je väčšie ako K. Preto je reakcia spontánna v opačnom smere.

Je potrebné poznamenať, že presná definícia Q a K je daná z hľadiska aktivít produktov a reaktantov, pričom aktivitu definuje z hľadiska koncentrácie alebo tlakov ako:

O dobre:

Z toho vyplýva, že Q aj K sú bezrozmerné a možno ich uvažovať v koncentráciách aj parciálnych tlakoch.

Keď koncentrácie alebo parciálne tlaky produktov a reaktantov zostávajú v priebehu času konštantné, nastáva situácia chemická rovnováha, pričom sa dosiahne situácia dynamickej rovnováhy, pretože rýchlosť priamej a spätnej reakcie s identické. Je dôležité vyzdvihnúť dynamiku rovnováhy, rýchlosť s akou sa formujú a spotreba produktov a reaktantov je rovnaká, čo je dôvod, prečo koncentrácie alebo parciálne tlaky nie To sa líši.

Ak sa podmienka vzdiali od rovnovážnej situácie, určité druhy budú prevládať nad ostatnými a odtiaľ vzniká výraz, ktorý spája rýchlosť priamej a inverznej reakcie Kc:

Predpokladajme reakciu uvedenú vyššie:

Keď sú Kd a Ki, reakčná rýchlosť je konštantná v smere dopredu alebo dozadu.

Opäť, ak Kc > 1, znamená to, že Ki je menšie ako Kd, takže existuje vysoký stupeň konverzie produktov na reaktanty. V tomto prípade sa rovnováha posúva smerom k produktom.

Opak nastane, ak Kc <1, čo znamená, že rýchlosť priamej reakcie je nižšia ako rýchlosť nepriamej reakcie a je málo spotreba reaktantov sa rovnováha posúva smerom k reaktantom.

Zatiaľ čo, ak Kc = 1, rýchlosti sú rovnaké a systém je v rovnováhe.

Je dôležité definovať dva problémy: po prvé, hodnota tejto konštanty závisí výlučne od teplota a následne sa mení podľa veľkosti použitej na vyjadrenie koncentrácií alebo tlakov produktov a reaktantov.

Nakoniec, zákona Chemická rovnováha sa upravuje pre zriedené roztoky alebo plyny pod nízkym tlakom.