Παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερά ισορροπίας
Η ισορροπία επιτυγχάνεται όταν δεν υπάρχει αλλαγή στις ποσότητες των αντιδρώντων και των προϊόντων. Η χημική ισορροπία είναι μια πολύπλοκη διαδικασία. Σε αυτό, ο ρυθμός της προς τα εμπρός αντίδρασης είναι ίσος με τον ρυθμό της προς τα πίσω αντίδρασης. Και η σχέση μεταξύ των προϊόντων και των αντιδρώντων σε ισορροπία εκφράζεται με τη σταθερά ισορροπίας. Σε αυτό το άρθρο, θα μάθουμε για τους παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερά ισορροπίας και πώς να χρησιμοποιήσουμε τη σταθερά ισορροπίας για την πρόβλεψη της κατεύθυνσης μιας αντίδρασης.
Υπολογισμός σταθεράς ισορροπίας για την πρόβλεψη της κατεύθυνσης μιας αντίδρασης
Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε την κατεύθυνση όταν αντιμετωπίζουμε αναστρέψιμες αντιδράσεις. Για παράδειγμα, στην παραγωγή αμμωνίας από άζωτο και υδρογόνο, πρέπει να βελτιστοποιήσουμε τη διαδικασία για την ακρίβεια του σχηματισμού. Μπορείτε να υπολογίσετε την κατεύθυνση μιας αντίδρασης υπολογίζοντας το πηλίκο της αντίδρασης και τη σταθερά ισορροπίας της.
Υπολογισμός σταθεράς ισορροπίας
Η σχέση μεταξύ του προϊόντος και του αντιδρώντος σε ισορροπία ονομάζεται σταθερά ισορροπίας. Η σταθερά ισορροπίας ως προς τη μοριακή συγκέντρωση προϊόντων και αντιδρώντων δίνεται ως
Kc=[C]c [D]d/[A]a [B]b
Υπολογισμός πηλίκου αντίδρασης
Το πηλίκο της αντίδρασης είναι γνωστό με Q και μετρά τον αριθμό των αντιδρώντων και των προϊόντων σε μια χημική εξίσωση. Το πηλίκο της αντίδρασης ως προς τη μοριακή τους συγκέντρωση μπορεί να δοθεί ως
Qc =[C]c [D]d/ [A]a [B]b
Τώρα, ο υπολογισμός για τη σταθερά ισορροπίας για την πρόβλεψη της κατεύθυνσης μιας αντίδρασης φαίνεται παρακάτω:
Αν Q =Kc, τότε η αντίδραση βρίσκεται σε ισορροπία. Η πραγματική συγκέντρωση ισούται με τη συγκέντρωση των προϊόντων και των αντιδρώντων σε κατάσταση ισορροπίας.
Αν Q
Αν Q> Kc, τότε η αντίδραση κινείται προς την αντίστροφη κατεύθυνση. Οι αρχικές συγκεντρώσεις είναι μεγαλύτερες από τις συγκεντρώσεις ισορροπίας. Σε αυτήν την κατάσταση, σχηματίζονται περισσότερα αντιδρώντα.
Παράγοντες που επηρεάζουν το νόημα της σταθεράς ισορροπίας
Ποιοι είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν το νόημα της σταθεράς ισορροπίας; Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερά ισορροπίας είναι εκείνοι οι παράγοντες που επιφέρουν μια αλλαγή στη σταθερά ισορροπίας.
Επίδραση της αλλαγής της συγκέντρωσης στη σταθερά ισορροπίας
Οι σταθερές ισορροπίας δεν αλλάζουν εάν αλλάξετε τη συγκέντρωση των αντιδρώντων και των προϊόντων που υπάρχουν στη χημική ισορροπία.
Σύμφωνα με την Αρχή του Le Chatelier, εάν επιφέρετε μια αλλαγή στη συγκέντρωση των προϊόντων και των αντιδρώντων, η θέση της ισορροπίας μετακινείται έτσι ώστε να αντιστρέφει την αλλαγή που έχετε κάνει.
Παράγοντες που επηρεάζουν τα παραδείγματα σταθερών ισορροπίας
Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερά ισορροπίας μπορούν να εξηγηθούν χρησιμοποιώντας αυτήν την εξίσωση:
A + 3B=C + D
Αν αυξήσετε τη συγκέντρωση του C, η ισορροπία κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση για να μειωθεί η συγκέντρωση του C. Εάν αυξήσετε τη συγκέντρωση του C, τότε η σταθερά Kc γίνεται μεγαλύτερη, γεγονός που θα άλλαζε την τιμή του Kc. Για να σταματήσει μια αλλαγή στη συγκέντρωση του Kc, η συγκέντρωση του C θα πρέπει να μειωθεί και να φτάσει στην αρχική του τιμή. Αυτό αντιστρέφει την κατεύθυνση της ισορροπίας.
Επίδραση της μεταβολής της πίεσης στη σταθερά ισορροπίας
Αυτό ισχύει για ένα σύστημα που περιέχει μόνο ένα αέριο. Δεν υπάρχει αλλαγή στη σταθερά ισορροπίας εάν υπάρχει αλλαγή στην πίεση του συστήματος. Σύμφωνα με την Αρχή του Le Chatelier, αν αλλάξετε την πίεση, η ισορροπία θα κινηθεί έτσι ώστε να αντιστρέψει την αλλαγή.
Για παράδειγμα, εξετάστε μια χημική αντίδραση που περιέχει όλα τα αέρια. Η μεταβολή της μερικής πίεσης ενός αερίου θα επηρεάσει άμεσα ή έμμεσα την Kp. Και δεδομένου ότι οι τιμές του Kp δεν μπορούν να αλλάξουν εκτός εάν υπάρξει αλλαγή στη θερμοκρασία, η ισορροπία μετατοπίζεται προς την κατεύθυνση της αλλαγής για να αντιστρέψει την κατεύθυνση.
Επίδραση της μεταβολής της θερμοκρασίας στη σταθερά ισορροπίας
Η σταθερά ισορροπίας αλλάζει εάν επιφέρετε αλλαγή στη θερμοκρασία της συνολικής αντίδρασης. Για παράδειγμα, εξετάστε τους παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερά ισορροπίας για μια αντίδραση, όπως αυτή που περιλαμβάνει υδρογόνο και ιώδιο.
H2+ I2 =2HI
Με ΔH =-10,4 KJ / mol
Το KP είναι PP =P2 HI/ PH2 P I2
Όπως μπορείτε να δείτε, η τιμή του Kp μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Είναι το αποτέλεσμα όλων των προς τα εμπρός αντιδράσεων που αφορούν την ισορροπία που είναι εξώθερμες. Η τιμή της σταθεράς ισορροπίας μειώνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία. Το αντίθετο συμβαίνει στην περίπτωση μιας ενδόθερμης αντίδρασης, δηλαδή, η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει την τιμή της σταθεράς ισορροπίας.
Όταν αλλάζει η θερμοκρασία, αλλάζει και η θέση ισορροπίας. Η αντίδραση κινείται με τέτοιο τρόπο που αντιστρέφει τις αλλαγές. Σύμφωνα με την Αρχή του Le Chatelier, εάν αυξήσετε τη θερμοκρασία, υπάρχει μια μετατόπιση της ισορροπίας έτσι ώστε η θερμοκρασία να μειωθεί ξανά. Θα το πετύχει αυτό ευνοώντας την αντίδραση που απορροφά τη θερμότητα.
Συμπέρασμα
Ο υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας για την πρόβλεψη της κατεύθυνσης μιας αντίδρασης είναι απαραίτητος για τον προσδιορισμό της απόδοσης της αντίδρασης. Και όταν υπολογίζουμε την κατεύθυνση, γνωρίζουμε ορισμένους παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερά ισορροπίας. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερά ισορροπίας είναι η θερμοκρασία, η πίεση και η συγκέντρωση. Ενώ δεν υπάρχει αλλαγή στη σταθερά ισορροπίας κατά την αλλαγή της πίεσης και της συγκέντρωσης, η αύξηση της θερμοκρασίας οδηγεί σε μείωση της συγκέντρωσης και αντίστροφα.
