Loading...
 

Stan równowagi chemicznej


Reakcja chemiczna osiąga stan równowagi chemicznej wtedy gdy stężenia zarówno substratów jak produktów nie ulegają wypadkowej zmianie. Z perspektywy poziomu molekularnego reakcje biegną w kierunku tworzenie się produktów (reakcja wprost) oraz substratów (reakcja odwrotna). Stan równowagi chemicznej rozpatrywany jest jako proces dynamiczny, co oznacza, że szybkość reakcji chemicznej w kierunku tworzenia się produktów jest taka sama jak w kierunku tworzenia się substratów, w przeciwieństwie do równowagi statycznej. Z reguły równowaga chemiczna jest procesem dynamicznym (ciśnienie i temperatura nie ulegają zmianie) opisywanym za pomocą stałej równowagi (K).



Główne czynniki mające wpływ na stan równowagi chemicznej:


W zamkniętym naczyniu znajduje się: \( \ce{N_2} \), \( \ce{H_2} \), \( \ce{NH_3} \) (reakcja syntezy amoniaku)

i ustala się stan równowagi pomiędzy reagentami: \( \ce{N_{2(g)} + 3H_{2(g)}\longleftrightarrow 2NH_{3(g)}} \)

Jeżeli do układu znajdującego się w stanie równowagi dynamicznej dodamy cząsteczek wodoru lub azotu to zgodnie z regułą przekory, układ będzie dążył do zminimalizowania działania tego bodźca, czyli do obniżenia stężenia wodoru lub azotu. Do zmniejszenia stężenia wodoru lub azotu może dojść wtedy gdy zajdzie reakcja syntezy amoniaku (reakcja rozpadu amoniaku jeszcze bardziej zwiększyłaby stężenie substratów), w związku z tym dojdzie do przesunięcia równowagi dynamicznej w prawo. Stała równowagi powyższej reakcji pozostaje bez zmian (reakcja przebiega w stałej temperaturze).


Reakcja syntezy amoniaku: jest reakcją egzotermiczną (czyli w czasie reakcji wydziela się ciepło, które można potraktować jako produkt):

\( \ce{N_{2(g)} + 3H_{2(g)}\longleftrightarrow 2NH_{3(g)} +} \text{ciepło} \)

Wzrost temperatury, zgodnie z regułą przekory powoduje przesunięcie równowagi chemicznej w kierunku kompensacji wzrostu temperatury, czyli w kierunku pochłaniania ciepła, równowaga przesuwa się z prawej strony na lewą. Wraz ze wzrostem temperatury wydajność procesu maleje.


Zmiana ciśnienia, dla reakcji chemicznej, która zachodzi w fazie gazowej wpływa na stan równowagi chemicznej wtedy gdy liczba moli substratów jest różna od liczby moli produktów ( \( \Delta n \ne 0 \)) dla reakcji:


\( \ce{N_{2(g)} + 3H_{2(g)}\longleftrightarrow 2NH_{3(g)}} \)

\( \Delta n = 2 – (3+1) = –2 \) (całkowita liczba moli gazu po stronie produktów) – (całkowita liczba moli gazu po stronie substratów)

W tym przypadku \( \Delta n < 0 \)).
Wraz ze wzrostem ciśnienia w układzie, w którym zachodzi reakcja syntezy amoniaku, równowaga przesunie się w prawo (zgodnie z regułą przekory ), w kierunku kompensacji ciśnienia, czyli w kierunku mniejszej ilość moli (synteza \( \ce{NH_3} \)).
Wraz ze zmniejszeniem ciśnienia w powyższym układzie, równowaga przesunie się w lewo, czyli w kierunku w którym jest większa ilość moli.


Ostatnio zmieniona Poniedziałek 04 z Lipiec, 2022 12:09:18 UTC Autor: Dominika Święch
Zaloguj się/Zarejestruj w OPEN AGH e-podręczniki
Czy masz już hasło?

Hasło powinno mieć przynajmniej 8 znaków, litery i cyfry oraz co najmniej jeden znak specjalny.

Przypominanie hasła

Wprowadź swój adres e-mail, abyśmy mogli przesłać Ci informację o nowym haśle.
Dziękujemy za rejestrację!
Na wskazany w rejestracji adres został wysłany e-mail z linkiem aktywacyjnym.
Wprowadzone hasło/login są błędne.