Οι παρατηρήσιμες ιδιότητες όπως το χρώμα, η θερμοκρασία, η πίεση, η συγκέντρωση κ.λπ. δεν αλλάζουν κατά τη διάρκεια του μαθήματος μιας διαδικασίας όταν επιτυγχάνεται μια ισορροπία. Η λέξη ισορροπία σημαίνει κυριολεκτικά «ισορροπία» και αναφέρεται στο γεγονός ότι μια χημική αντίδραση αντιπροσωπεύει μια κατάσταση ισορροπίας μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων που εμπλέκονται στην αντίδραση. Ορισμένες φυσικές διεργασίες, όπως το σημείο τήξης του πάγου στους 0°C, παρατηρείται ότι βρίσκονται σε κατάσταση ισορροπίας, όπου και πάγος και νερό υπάρχουν ταυτόχρονα.

ΧΡΗΣΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ

Η φυσική ισορροπία χρησιμοποιείται για να περιγράψει την κατάσταση των πραγμάτων σε φυσικές διεργασίες όπως η τήξη στερεών, η διάλυση αλατιού στο νερό και ούτω καθεξής, ενώ η χημική ισορροπία χρησιμοποιείται για να περιγράψει την κατάσταση των πραγμάτων στις χημικές αντιδράσεις. Αυτή η ισορροπία σχετίζεται με τη φυσική διαδικασία που λαμβάνει χώρα στον κόσμο.

Οι φυσικές αλλαγές βρίσκονται σε κατάσταση ισορροπίας.

(i) Ισορροπία μεταξύ στερεών και υγρών. Για παράδειγμα, H2O(s) → H2O(l); ο ρυθμός τήξης του πάγου ισούται με τον ρυθμό κατάψυξης του πάγου. κ.λπ.

(ii) Η ισορροπία μεταξύ υγρού και αερίου. Για παράδειγμα, H2O(l) → H2O (g)

(iii) Η ισορροπία μεταξύ στερεών και αερίων. Για παράδειγμα, I2(s) → I2 (ατμός )

Ισορροπία στις χημικές αλλαγές

Αναφέρεται η κατάσταση μιας αναστρέψιμης αντίδρασης στην οποία οι αντιδράσεις προς τα εμπρός και προς τα πίσω συμβαίνουν με τον ίδιο ρυθμό ως κατάσταση χημικής ισορροπίας.

Η κατάσταση ισορροπίας μιας αναστρέψιμης αντίδρασης είναι το στάδιο της αντίδρασης κατά το οποίο οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων και τα προϊόντα δεν αλλάζουν με το χρόνο.

Ή,

Σύμφωνα με τον ορισμό, μια κατάσταση ισορροπίας ορίζεται ως κατάσταση στην οποία οι μετρήσιμες ιδιότητες του συστήματος (όπως π.χ. πίεση ή πυκνότητα) δεν υφίστανται περαιτέρω αισθητές αλλαγές με την πάροδο του χρόνου όταν υπόκεινται σε ένα δεδομένο σύνολο συνθηκών.

Χαρακτηριστικά καταστάσεων ισορροπίας

(i)Οι καταστάσεις ισορροπίας μπορούν να επιτευχθούν μόνο εάν μια αναστρέψιμη αντίδραση εκτελείται σε κλειστό χώρο, όπως περιγράφεται παραπάνω.

(ii)Στη χημική ισορροπία σε μια δεδομένη θερμοκρασία, η συνοχή ορισμένων ιδιοτήτων όπως η πίεση, η συγκέντρωση , πυκνότητα ή χρώμα χαρακτηρίζεται.

(iii) Σε κατάσταση ισορροπίας, οι συγκεντρώσεις κάθε αντιδρώντος και προϊόντος είναι σταθερές, και αυτό ισχύει ανεξάρτητα από για το εάν η αντίδραση ξεκινά με τα αντιδρώντα ή με τα προϊόντα ως σημείο εκκίνησης.

(iv) Η ισορροπία επιτυγχάνεται σε μικρότερο χρονικό διάστημα με τη χρήση θετικού καταλύτη.

(v) Είναι μια δυναμική δύναμη στον φυσικό κόσμο. Φαίνεται ότι η αντίδραση έχει σταματήσει, ωστόσο, επειδή οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων και των προϊόντων δεν φαίνεται να έχουν αλλάξει.

Ιονική ισορροπία

Οι χημικές αντιδράσεις μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν σε ένα διάλυμα, στο οποίο εμπλέκονται ιόντα τις περισσότερες φορές. Η ουσία που αντιδρά με ένα ιόν σε διάλυμα αναφέρεται ως ηλεκτρολύτης. Η Ιονική Ισορροπία ορίζεται ως η κατάσταση ισορροπίας που υπάρχει μεταξύ των μη ιονισμένων μορίων μιας συγκεκριμένης ουσίας και του ιόντος που έχει σχηματιστεί σε ένα διάλυμα.

Τα οξέα, οι βάσεις και τα άλατα είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι ιοντικών ενώσεων. Ως αποτέλεσμα, όταν διαλύονται σε νερό ή οποιονδήποτε άλλο διαλύτη, διατηρείται σε αυτά η ιοντική ισορροπία. Η σταθερά ισορροπίας σχετίζεται με την ισχύ αυτών των ηλεκτρολυτών, δηλαδή τον αριθμό των ιόντων που παρέχουν στο διάλυμα, επειδή όλοι τους είναι ηλεκτρολύτες.

Ισχυροί και Αδύναμοι ηλεκτρολύτες

Η ισχύς ενός ηλεκτρολύτη μετριέται ως προς το βαθμό ιονισμού (ή ιονισμού).

Στην εξίσωση: 

Βαθμός ιονισμού (άλφα) =Αριθμός μορίων ηλεκτρολύτη που χωρίζονται σε ιόντα/Συνολικός αριθμός μορίων του ηλεκτρολύτη

Ισχυροί ηλεκτρολύτες είναι εκείνοι οι ηλεκτρολύτες που έχουν ιονιστεί σχεδόν πλήρως, ενώ οι εξασθενημένοι ηλεκτρολύτες είναι εκείνοι οι ηλεκτρολύτες που έχουν μόνο έχει ιονιστεί σε μικρότερο βαθμό.

Όταν πρόκειται για ισχυρούς ηλεκτρολύτες, είναι ίσο με 1.

Για ασθενείς ηλεκτρολύτες, η τιμή του είναι μικρότερη από ένα.

Δεν υπάρχει ισορροπία σε ισχυρούς ηλεκτρολύτες επειδή ιονίζονται πλήρως όταν διαλύονται σε διαλύτη, επομένως δεν υπάρχει ισορροπία σε ισχυρούς ηλεκτρολύτες. Ωστόσο, μόνο μια μικρή ποσότητα ιονισμού συμβαίνει σε ασθενείς ηλεκτρολύτες. Η ισορροπία μεταξύ των μη ιονισμένων ηλεκτρολυτών και των ιόντων που σχηματίζονται σε διάλυμα μπορεί να επιτευχθεί ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας.

COOH + H2O → CH3COOH

NH4OH + H2O—- NH4+ + OH–

Σχετικό θέμα για την ιοντική ισορροπία

Η κατάσταση ισορροπίας είναι εκείνη στην οποία δεν υπάρχει καθαρή αλλαγή στις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων και των προϊόντων. Παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχει εμφανής αλλαγή στην ισορροπία, αυτό δεν σημαίνει ότι έχει σταματήσει κάθε χημική αντίδραση. Τίποτα δεν θα μπορούσε να απέχει περισσότερο από την αλήθεια; Σε ισορροπία, η μπροστινή και η αντίστροφη αντίδραση συνεχίζονται, αλλά με τους ίδιους ρυθμούς, αφήνοντας έτσι αδιατάρακτες τις καθαρές συγκεντρώσεις των αντιδρώντων και των προϊόντων.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Η κατάσταση ισορροπίας είναι εκείνη στην οποία δεν υπάρχει καθαρή αλλαγή στις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων και των προϊόντων. Παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχει εμφανής αλλαγή στην ισορροπία, αυτό δεν σημαίνει ότι έχει σταματήσει κάθε χημική αντίδραση. Τίποτα δεν θα μπορούσε να απέχει περισσότερο από την αλήθεια; σε ισορροπία, οι μπροστινές και οι αντίστροφες αντιδράσεις συνεχίζονται, αλλά με ίδιους ρυθμούς, αφήνοντας έτσι αδιατάρακτες τις καθαρές συγκεντρώσεις των αντιδρώντων και των προϊόντων. Έχουμε συζητήσει μερικές πολύ σημαντικές έννοιες και αρχές στα δύο προηγούμενα κεφάλαια που σχετίζονται με τις μελέτες των ρυθμών αντίδρασης και των χημικών ισορροπίες. Σε αυτό το κεφάλαιο, ξεκινήσαμε με το νόμο της δράσης της μάζας και τη σημασία της κατάστασης ισορροπίας μιας χημικής αντίδρασης. Με την κατανόηση της σημασίας των Keq και Q, είμαστε σε θέση να προβλέψουμε την κατεύθυνση που θα ακολουθήσει μια αντίδραση σε απόκριση σε διάφορες συνθήκες —συγκέντρωση, πίεση ή αλλαγές θερμοκρασίας— που μπορεί να εφαρμοστούν σε ένα σύστημα.