Cheminė pusiausvyra

Šioje temoje nagrinėjama cheminė pusiausvyra, apibrėžiamos grįžtamosios ir negrįžtamosios reakcijos. Taip pat aiškinama, kaip apskaičiuojama pusiausvyros konstanta, kokią įtaką jai turi temperatūra, medžiagų prigimtis ir kaip ji susijusi su Le Šateljė principu aprašomais pusiausvyros poslinkiais.

Cheminės pusiausvyros konstanta
Cheminės pusiausvyros konstanta (\(K\)) apibrėžiama kaip tiesioginės ir atvirkštinės reakcijos greičio konstantų santykis (\(K = k_1/k_2\)) arba reakcijos produktų ir reaguojančiųjų medžiagų pusiausvirųjų koncentracijų sandaugų santykis (\(K = ([C]^s[D]^p) / ([A]^m[B]^n)\)). Didesnė \(K\) vertė rodo didesnę produktų koncentraciją pusiausvyros metu. Jei reaguojančios medžiagos yra dujos, pusiausvyros konstanta gali būti išreikšta daliniais slėgiais (\(K_p = (P_C^s * P_D^p) / (P_A^m * P_B^n)\)).
Cheminės pusiausvyros poslinkis: Le Šateljė principas
Le Šateljė principas teigia, kad keičiant sistemos pusiausvyros sąlygas (temperatūrą, koncentraciją, slėgį), pusiausvyra pasislenka taip, kad sumažintų išorinio poveikio įtaką. Šį principą 1884 m. suformulavo prancūzų fizikochemikas Anri Luis Le Šateljė.
Grįžtamosios ir negrįžtamosios reakcijos
Cheminės reakcijos skirstomos į grįžtamąsias ir negrįžtamąsias. Grįžtamojoje reakcijoje (\(mA + nB \rightleftharpoons sC + pD\)) tiesioginės reakcijos greitis (\(v_{\text{ties.}} = k_1[A]^m[B]^n\)) mažėja, o atvirkštinės reakcijos greitis (\(v_{\text{atv.}} = k_2[C]^s[D]^p\)) didėja, kol pasiekiama cheminė pusiausvyra, kai \(v_{\text{ties.}} = v_{\text{atv.}}\). Tuomet medžiagų koncentracijos vadinamos pusiausvirosiomis.
Koncentracijos įtaka cheminei pusiausvyrai
Keičiant kurios nors reaguojančiosios medžiagos ar produkto koncentraciją, pusiausvyra pasislenka taip, kad sumažintų šį pokytį. Didinant reaguojančiosios medžiagos koncentraciją, pusiausvyra slenkasi produktų susidarymo kryptimi. Mažinant reaguojančiosios medžiagos koncentraciją, pusiausvyra slenkasi reaguojančiųjų medžiagų susidarymo kryptimi. Pavyzdžiui, reakcijai \(N_2(d) + 3H_2(d) \rightleftharpoons 2NH_3(d)\), didinant \(N_2\) ar \(H_2\) koncentraciją, pusiausvyra pasislinks į dešinę (link \(NH_3\)).
Pusiausvyros konstantos skaičiavimas
Pusiausvyros konstanta apskaičiuojama naudojant pusiausvirąsias medžiagų koncentracijas. Pavyzdžiui, reakcijai \(\text{CO(d)} + \text{Cl}_2\text{(d)} \rightleftharpoons \text{COCl}_2\text{(d)}\), jei \([\text{CO}] = 2 \text{ mol/l}\), \([\text{Cl}_2]_{\text{pus.}} = 3 \text{ mol/l}\) ir \([\text{COCl}_2] = 0,2 \text{ mol/l}\), tai \(K = 0,2 / (2 * 3) = 0,033 \text{ l/mol}\). Kitame pavyzdyje, reakcijai \(\text{CO(d)} + \text{H}_2\text{O(g)} \rightleftharpoons \text{CO}_2\text{(d)} + \text{H}_2\text{(d)}\), žinant pradines koncentracijas ir \(K\), galima apskaičiuoti pusiausvirąsias visų medžiagų koncentracijas.
Slėgio įtaka cheminei pusiausvyrai
Slėgio pokytis veikia tik dujinių medžiagų reakcijų pusiausvyrą. Didinant slėgį, pusiausvyra slenkasi ta kryptimi, kur susidaro mažesnis dujų molių skaičius. Mažinant slėgį, pusiausvyra slenkasi ta kryptimi, kur susidaro didesnis dujų molių skaičius. Pavyzdžiui, reakcijai \(2NO(d) + O_2(d) \rightleftharpoons 2NO_2(d)\), didinant slėgį, pusiausvyra pasislinks į dešinę (nes 3 moliai dujų virsta 2 moliais). Jei reaguojančiųjų medžiagų ir reakcijos produktų dujų molių skaičius vienodas, slėgis pusiausvyrai įtakos neturi.
Temperatūros įtaka cheminei pusiausvyrai
Temperatūros pokytis veikia cheminę pusiausvyrą. Keliant temperatūrą, pusiausvyra slenkasi endoterminės reakcijos kryptimi (reakcijos, kurioms reikia šilumos). Mažinant temperatūrą, pusiausvyra slenkasi egzoterminės reakcijos kryptimi (reakcijos, kurių metu išsiskiria šiluma). Pavyzdžiui, egzoterminei reakcijai \(N_2(d) + 3H_2(d) \rightleftharpoons 2NH_3(d)\) (\(\Delta H = -92 \text{ kJ}\)), didinant temperatūrą, pusiausvyra pasislinks į kairę (link reaguojančiųjų medžiagų), o mažinant – į dešinę (link produkto).

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com