Echilibru chimic
Dacă aruncați o bucată de zinc într-o eprubetă care este umplută cu acid clorhidric diluat, se produce hidrogen, care scapă din eprubetă și poate fi colectat într-un cilindru de măsurare. Produsul rezultat este pierdut de sistem, deci este un sistem deschis. Această reacție ar fi, de asemenea, reversibilă dacă produsele hidrogen și clorură de zinc ar fi blocate într-un recipient închis la temperaturi ridicate și sub presiune ridicată. Apoi primești un sistem închis. În sistemele închise, după un timp se stabilește un echilibru chimic.
Reacție directă: H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) Δ HR = −10 kJ/mol
aA + bB cC + dD
Când coeficientul produsului din concentrațiile substanțelor finale și produsul din concentrațiile substanțelor inițiale atinge o valoare constantă, se atinge starea de echilibru. Guldberg și Waage s-au referit la această lege în 1867 ca fiind Legea acțiunii în masă .
Exemplu de calcul
Când iodul și hidrogenul reacționează pentru a forma iodură de hidrogen, se obține o concentrație de 3,531 mol/l iodură de hidrogen la o anumită temperatură. În același timp, materiile prime sunt prezente într-o concentrație de 0,4789 mol/l. Acum, concentrațiile sunt inserate în ecuația legii acțiunii de masă:
Constanta K = 54,36 se aplică la o anumită temperatură și crește odată cu scăderea temperaturii.
Influențând echilibrul chimic
Dacă poziția de echilibru este mai mult de partea produselor sau mai mult de materiile prime depinde de mai mulți factori. În cazul valorilor foarte mari ale constantelor de echilibru, echilibrul este predominant pe partea produselor, în cazul valorilor foarte mici pe partea materiilor prime.
1.) O modificare a temperaturii duce la o schimbare a echilibrului. Acest lucru ar trebui ilustrat de reacția de echilibru a dioxidului de azot la tetroxidul de dinitrogen:
O creștere a temperaturii favorizează reacția parțială endotermică, echilibrul se deplasează spre stânga. Reacția parțială la dreapta ar fi reacția exotermă, reacția parțială la stânga ar fi endotermică. Prin urmare, atunci când temperatura crește, se formează mai mult dioxid de azot brun (NO2).
O scădere a temperaturii favorizează reacția parțială exotermă. Când temperatura scade, culoarea maro scade din nou și se formează mai mult tetroxid de dinitrogen incolor, echilibrul se deplasează spre dreapta.
2.) Dacă sunt implicate gaze, o modificare a presiunii schimbă și echilibrul chimic. Dacă presiunea crește într-un sistem închis de substanțe, echilibrul se deplasează în direcția în care substanțele ocupă un volum mai mic. Exemplu: În sinteza amoniacului, o fracție de volum de azot reacționează cu trei fracțiuni de volum de hidrogen pentru a forma două fracții de volum de amoniac gazos:
În 1884, chimistul francez Henry Louis Le Châtelier (1850-1936) a încercat să formuleze o lege care descrie, în general, modul în care un echilibru se schimbă atunci când condițiile externe precum temperatura și presiunea se schimbă. Legea este la fel Principiul Le Chatelier sau ca Principiul evadării din constrângere cunoscut:
Dacă se exercită o constrângere asupra unui sistem care se află în echilibru prin schimbarea condițiilor externe, echilibrul se deplasează în așa fel încât să se sustragă de la constrângere. Se stabilește un nou echilibru cu o constrângere redusă.
Deși principiul nu poate face nicio afirmație cantitativă, face afirmații esențiale în fabricarea produselor chimice în laboratoare și tehnologie.
În plus față de schimbarea temperaturii și a presiunii, o modificare a concentrației substanțelor implicate provoacă și o schimbare a echilibrului. Conform coeficientului
rezumat
Dacă doriți să obțineți cel mai mare randament posibil într-o sinteză, atunci
- se schimbă temperatura și presiunea astfel încât sistemul de echilibru să se sustragă presiunii către produse,
- se mărește concentrația unui material de pornire,
- luați un produs tot timpul sau adăugați un catalizator. Cu toate acestea, aceasta nu schimbă constanta de echilibru, ci accelerează stabilirea echilibrului.
Sinteza amoniacului
Creați carte individual: Text de bază Echilibru chimic