ความหมายของสมดุลเคมี

1. สภาวะของความเสถียรในปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ โดยที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับยังคงเท่าเดิมเสมอ

แมว. ไวยกรณ์: คำนามเพศชาย
ในพยางค์: e-qui-li-brio + กี-มี-โค.

สมดุลเคมี

มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น สมดุล สารเคมีเมื่อ ความเร็วของปฏิกิริยา ทางตรงเท่ากับ ความเร็ว ปฏิกิริยาย้อนกลับ ทั้งหมด ปฏิกิริยาเคมี มีความเป็นธรรมชาติบางอย่างไปสู่สมดุล และเพื่อตรวจสอบมัน เราทำผ่านสัญลักษณ์ของ ∆G พลังงาน Gibbs free ซึ่งหมายความว่าด้วยค่าขนาดนี้ เราสามารถทำนายได้ว่าปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในทิศทางใดทิศทางหนึ่งหรือไม่

การเปลี่ยนแปลงของ Gibbs Free Energy แสดงโดยทั่วไปในสภาวะมาตรฐานเนื่องจากความแตกต่างระหว่างพลังงานของผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นในสถานะมาตรฐานเช่นกัน:

ในขณะที่หากปฏิกิริยาเกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่ไม่ได้มาตรฐาน ความสัมพันธ์ระหว่าง ∆Gº และ ∆G จะถูกกำหนดโดยสิ่งต่อไปนี้ การแสดงออก:

โดยที่ Q คือผลหารปฏิกิริยา

เพื่อให้เข้าใจความหมายของอัตราการเกิดปฏิกิริยาและสมดุลเคมี เราต้องศึกษาสัญลักษณ์ของ ∆G:

ถ้า ∆G เป็นลบ แสดงว่าปฏิกิริยานั้นเกิดขึ้นเอง (เกิดขึ้น) ในความหมายโดยตรง

ถ้า ∆G เป็นบวก แสดงว่าปฏิกิริยาไม่เกิดขึ้นเอง (ไม่เกิดขึ้น) ในความหมายโดยตรง

ในขณะที่ถ้า ∆G=0 จะไม่มีการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากระบบอยู่ในสภาวะสมดุล และดังที่ได้กล่าวไปแล้ว อัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยตรงจะเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางอ้อม นี่หมายความว่าผลหารของปฏิกิริยา Q เท่ากับค่าคงที่สมดุล K ดังนั้นจึงไม่มีแนวโน้มที่จะสนับสนุนทิศทางเฉพาะของปฏิกิริยา

เนื่องจาก Q ถูกกำหนดเป็น:

สำหรับปฏิกิริยาทั่วไป:

ในขณะที่ K ใช้รูปแบบเดียวกัน แต่มีความเข้มข้นในสภาวะสมดุล

หากเราย้อนกลับไปในกรณีที่ ∆G เป็นลบ แสดงว่าผลหารปฏิกิริยา Q น้อยกว่า K (ค่าคงที่ของ สมดุล) หมายความว่าความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์น้อยกว่าที่ควรจะเป็นหากปฏิกิริยากำลังดำเนินอยู่ สมดุล. ดังนั้นในแง่ของความเป็นธรรมชาติ มันจึงกลายเป็นธรรมชาติในความหมายโดยตรง

ในขณะที่ถ้า ∆G เป็นบวก จะมีจำนวนที่เหนือกว่าของผลิตภัณฑ์มากกว่าที่ควรจะเป็นหากระบบอยู่ในภาวะสมดุล โดยที่ Q มากกว่า K ดังนั้นปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้นเองในทิศทางกลับกัน

ควรสังเกตว่าคำจำกัดความที่เข้มงวดของ Q และ K นั้นให้ไว้ในแง่ของกิจกรรมของผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้น โดยกำหนดกิจกรรมในแง่ของความเข้มข้นหรือความดันดังนี้:

O ดี:

จากจุดนั้นทั้ง Q และ K นั้นไร้มิติและสามารถพิจารณาได้ทั้งความเข้มข้นและแรงกดดันบางส่วน

เมื่อความเข้มข้นหรือความดันบางส่วนของผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นคงที่ตลอดเวลา สถานการณ์จะเกิดขึ้น สมดุลเคมี ในขณะที่สถานการณ์ของสมดุลไดนามิกมาถึงเนื่องจากอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับกับ เหมือนกัน สิ่งสำคัญคือต้องเน้นไดนามิกของความสมดุล ความเร็วในการก่อตัวและ ใช้ผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นเหมือนกัน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ความเข้มข้นหรือความดันบางส่วนไม่ มันแตกต่างกันไป

หากสภาวะเคลื่อนออกจากสภาวะสมดุล สิ่งมีชีวิตบางชนิดจะมีอำนาจเหนือสิ่งมีชีวิตอื่น และจากนั้นการแสดงออกที่เกี่ยวข้องกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางตรงและทางผกผันเกิดขึ้น Kc:

สมมติว่าปฏิกิริยาที่เห็นด้านบน:

เมื่อเป็น Kd และ Ki อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะคงที่ในทิศทางไปข้างหน้าหรือย้อนกลับตามลำดับ

อีกครั้ง ถ้า Kc>1 แสดงว่า Ki น้อยกว่า Kd ดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์เป็นสารตั้งต้นในระดับสูง ในกรณีนี้ ดุลยภาพจะเปลี่ยนไปสู่ผลิตภัณฑ์

การย้อนกลับจะเกิดขึ้นถ้า Kc <1 แสดงว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางตรงต่ำกว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางอ้อมและมีน้อย การบริโภค ของสารตั้งต้น สภาวะสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่สารตั้งต้น

โดยที่ถ้า Kc=1 ความเร็วเท่ากันและระบบอยู่ในสมดุล

สิ่งสำคัญคือต้องกำหนดสองประเด็น: ประการแรก ค่าของค่าคงที่นี้ขึ้นอยู่กับเฉพาะ อุณหภูมิ และในทางกลับกัน จะแปรผันตามขนาดที่ใช้แสดงความเข้มข้นหรือความดันของผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้น

สุดท้ายนี้ การ กฎ สมดุลเคมีปรับสำหรับสารละลายเจือจางหรือก๊าซภายใต้ความดันต่ำ