Ekuilibri kimik: çfarë është, si të zhvendoset

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 05:41

Ekuilibri zakonisht kuptohet si një gjendje e veçantë e një sistemi ose trupi, kur të gjitha ndikimet e ushtruara mbi të kompensojnë njëra-tjetrën. Ose mungon fare. Në kimi, koncepti i ekuilibrit zbatohet për reaksionet që ndodhin midis substancave të ndryshme, ose më mirë, për kushtet e shfaqjes së tyre.

Koncepti i bilancit

Reaksionet kimike kanë shumë klasifikime sipas kritereve të ndryshme, por duke folur për ekuilibrin kimik, duhet mbajtur mend se cilat janë reaksionet e kthyeshme dhe të pakthyeshme.

Nëse si rezultat i një reaksioni formohen produkte që nuk ndërveprojnë me njëri-tjetrin, ato flasin për reaksione të pakthyeshme, domethënë ato shkojnë vetëm në drejtimin përpara. Zakonisht, një nga produktet në to është një përbërje e gaztë, pak disociuese ose e patretshme. Për shembull:

Pb(JO₃)₂ + 2ΗCl PbCl₂↓ + 2HNO 3

Na₂CO₃ + 2ΗCl 2NaCl + CO₂↑ + Η 2_O

NaOΗ + ΗCl NaCl + Η₂O

Produktet e reaksioneve të kthyeshme janë në gjendje të ndërveprojnë me njëri-tjetrin, duke formuar kështu substancat fillestare, d.m.th.dy reaksione të drejtuara në të kundërt ndodhin njëkohësisht. Nëse në një moment në kohë, në kushte të caktuara, shpejtësia e reaksionit përpara është e barabartë me shpejtësinë e kundërt, atëherë vendoset ekuilibri kimik.

Duhet përmendur se një ekuilibër i tillë karakterizohet si dinamik. Me fjalë të tjera, të dy reagimet vazhdojnë, por përqendrimet e të gjithë pjesëmarrësve të tij mbeten të pandryshuara dhe quhen ekuilibër.

Matematikisht, kjo gjendje shprehet duke përdorur konstantën e ekuilibrit (Kp). Le të ketë një bashkëveprim të substancave të përshkruara nga ekuacioni aΑ + bB сС + dD. Për reaksionet e kundërta, mund të shkruhet formula për llogaritjen e shpejtësive të tyre përmes ligjit të masave që veprojnë. Meqenëse këto shpejtësi do të jenë të barabarta në gjendjen e ekuilibrit, është e mundur të shprehet raporti i konstanteve të shpejtësisë së dy reaksioneve të kundërta. Këtu ajo do të jetë numerikisht e barabartë me konstantën e ekuilibrit.

Vlera e K_r ndihmon për të përcaktuar plotësinë e reaksioneve të vazhdueshme. Nëse K_p<1, atëherë reagimi në drejtimin përpara pothuajse nuk vazhdon. Nëse К_р>1, atëherë ekuilibri zhvendoset te produktet.

Llojet e ekuilibrit

Ekuilibri kimik është i vërtetë, i dukshëm dhe i rremë. Shenjat për ekuilibrin e vërtetë janë:

• Nëse nuk ka ndikim të jashtëm, atëherë ai është i pandryshuar në kohë.
• Nëse ndikimet e jashtme ndryshojnë (kjo vlen për temperaturën, presionin, etj.), atëherë ndryshon edhe gjendja e sistemit. Por duhet vetëm të kthehen vlerat fillestare të kushteve,ekuilibri rikthehet menjëherë.
• Gjendja e ekuilibrit të vërtetë mund të arrihet si nga ana e produkteve të një reaksioni kimik, ashtu edhe nga substancat fillestare.

Nëse të paktën një nga këto kushte nuk plotësohet, atëherë themi se një ekuilibër i tillë është i dukshëm (metastabil). Nëse gjendja e sistemit fillon të ndryshojë në mënyrë të pakthyeshme kur ndryshojnë kushtet e jashtme, atëherë një ekuilibër i tillë quhet i rremë (ose i frenuar). Një shembull i kësaj të fundit është reagimi i hekurit me oksigjenin.

Koncepti i ekuilibrit është disi i ndryshëm për sa i përket termodinamikës dhe kinetikës. Ekuilibri termodinamik kuptohet si vlera minimale e energjisë Gibbs për një sistem të caktuar. Ekuilibri i vërtetë karakterizohet nga ΔG=0. Dhe për gjendjen për të cilën barazohen shpejtësitë e reaksioneve të përparme dhe të kundërta, pra v₁=v_{2, thonë ata, çfarë është ekuilibri - kinetik.}

parimi Le Chatelier

Henri Le Chatelier studioi modelet e ndryshimit të ekuilibrit në shekullin e 19-të, por ai përmblodhi të gjitha këto vepra dhe formuloi parimin e lëvizjes së ekuilibrit më vonë Karl Brown:

nëse një sistem ekuilibri veprohet nga jashtë, atëherë ekuilibri do të zhvendoset në drejtim të zvogëlimit të ndikimit të prodhuar

Me fjalë të tjera, nëse ka ndonjë ndikim në sistemin e ekuilibrit, ai tenton të ndryshojë në atë mënyrë që ky ndikim të jetë minimal.

zhvendosja e ekuilibrit

Le të shqyrtojmë pasojat e parimit Le Chatelier duke përdorur shembullin e ekuacionitreagimet:

N₂+ 3Η₂2NΗ₃+ Q.

Nëse rritni temperaturën, atëherë ekuilibri do të zhvendoset drejt një reaksioni endotermik. Në këtë shembull, nxehtësia lirohet, që do të thotë se reaksioni i drejtpërdrejtë është ekzotermik dhe ekuilibri do të zhvendoset tek substancat fillestare.

Nëse rritni presionin, kjo do të çojë në një zhvendosje të ekuilibrit në vëllime më të vogla të substancave të gazta. Në shembullin e mësipërm, ka 4 mol të lëndëve fillestare të gazta dhe 2 mole produktesh të gaztë, që do të thotë se ekuilibri do të zhvendoset në produktet e reaksionit.

Nëse rritni përqendrimin e substancës fillestare, ekuilibri do të zhvendoset në drejtim të reaksionit të drejtpërdrejtë dhe anasjelltas. Kështu, nëse rritni përqendrimin e N₂ ose Η₂, atëherë ekuilibri do të zhvendoset në drejtimin përpara, dhe nëse amoniaku - atëherë në drejtimi i kundërt.