Χημική ισορροπία στις χημικές αντιδράσεις

Χημική ισορροπία είναι η κατάσταση που συμβαίνει όταν το συγκέντρωση αντιδραστηρίων και τα προϊόντα που συμμετέχουν σε μια χημική αντίδραση δεν παρουσιάζουν καμία καθαρή μεταβολή με την πάροδο του χρόνου. Η χημική ισορροπία μπορεί επίσης να ονομαστεί "αντίδραση σταθερής κατάστασης". Αυτό δεν σημαίνει τη χημική αντίδραση έχει αναγκαστικά σταματήσει να συμβαίνει, αλλά ότι η κατανάλωση και ο σχηματισμός ουσιών έχουν φτάσει σε ισορροπημένη κατάσταση. Οι ποσότητες των αντιδραστηρίων και των προϊόντων έχουν επιτύχει έναν σταθερό λόγο, αλλά σχεδόν ποτέ δεν είναι ίσοι. Μπορεί να υπάρχει πολύ περισσότερο προϊόν ή πολύ περισσότερο αντιδραστήριο.

Δυναμική ισορροπία συμβαίνει όταν συνεχίζεται η χημική αντίδραση, αλλά ορισμένα προϊόντα και αντιδραστήρια παραμένουν σταθερά. Αυτός είναι ένας τύπος χημικής ισορροπίας.

ο έκφραση ισορροπίας για μια χημική αντίδραση μπορεί να εκφραστεί σε όρους συγκέντρωσης των προϊόντων και αντιδραστηρίων. Μόνο χημικά είδη

jA + kB → lC + mD

Η έκφραση ισορροπίας είναι

Κ = ([C]^μεγάλο[ΡΕ]^Μ) / ([ΕΝΑ]^j[ΣΙ]^κ)

K είναι η σταθερά ισορροπίας
[Α], [Β], [C], [D] κλπ. είναι το μοριακές συγκεντρώσεις των Α, Β, Γ, Δ κ.λπ.
j, k, l, m, κ.λπ. είναι συντελεστές σε μια ισορροπημένη χημική εξίσωση

Πρώτον, σκεφτείτε έναν παράγοντα που δεν επηρεάζει την ισορροπία: καθαρές ουσίες. Εάν ένα καθαρό υγρό ή στερεό εμπλέκεται σε ισορροπία, θεωρείται ότι έχει σταθερά ισορροπίας 1 και εξαιρείται από τη σταθερά ισορροπίας. Για παράδειγμα, εκτός από τα πολύ συμπυκνωμένα διαλύματα, το καθαρό νερό θεωρείται ότι έχει δραστικότητα 1. Ένα άλλο παράδειγμα είναι ο στερεός άνθρακας, ο οποίος μπορεί να σχηματιστεί με την αντίδραση δύο μορίων μονοξειδίου του άνθρακα να σχηματίσουν διοξείδιο του άνθρακα και άνθρακα.

Οι παράγοντες που επηρεάζουν την ισορροπία περιλαμβάνουν:

• Η προσθήκη αντιδραστηρίου ή προϊόντος ή μεταβολή της συγκέντρωσης επηρεάζει την ισορροπία. Η προσθήκη αντιδραστηρίου μπορεί να οδηγήσει την ισορροπία στα δεξιά σε μια χημική εξίσωση, όπου υπάρχουν περισσότερες μορφές προϊόντων. Η προσθήκη προϊόντος μπορεί να οδηγήσει σε ισορροπία προς τα αριστερά, καθώς περισσότερες μορφές αντιδραστηρίων.
• Η αλλαγή της θερμοκρασίας μεταβάλλει την ισορροπία. Η αύξηση της θερμοκρασίας μετατοπίζει πάντοτε τη χημική ισορροπία προς την κατεύθυνση της ενδοθερμικής αντίδρασης. Η μείωση της θερμοκρασίας μετατοπίζει πάντα την ισορροπία προς την κατεύθυνση της εξώθερμης αντίδρασης.
• Η αλλαγή της πίεσης επηρεάζει την ισορροπία. Για παράδειγμα, η μείωση του όγκου ενός συστήματος αερίου αυξάνει την πίεση του, γεγονός που αυξάνει τη συγκέντρωση τόσο των αντιδραστηρίων όσο και των προϊόντων. Η καθαρή αντίδραση θα δει να μειωθεί η συγκέντρωση μορίων αερίου.

Η αρχή του Le Chatelier μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της μετατόπισης της ισορροπίας που προκύπτει από την εφαρμογή τάσης στο σύστημα. Η αρχή του Le Chatelier δηλώνει ότι μια αλλαγή σε ένα σύστημα σε ισορροπία θα προκαλέσει μια προβλέψιμη μετατόπιση της ισορροπίας για να αντισταθμιστεί η αλλαγή. Για παράδειγμα, η προσθήκη θερμότητας σε ένα σύστημα ευνοεί την κατεύθυνση της ενδοθερμικής αντίδρασης, επειδή αυτό θα δράσει για τη μείωση της ποσότητας θερμότητας.