Keemiline tasakaal: keemilise tasakaalu konstant ja väljendusviise

1885. aastal Prantsuse füüsik ja keemik Le Chatelier loodi ja 1887 Saksa füüsik Brown õigustatud seaduse keemilise tasakaalu ja keemilise tasakaalu konstant, ning uuris nende sõltuvus mõjujõudu välised tegurid.

Sisuliselt keemilise tasakaalu

Equilibrium - dünaamiline riik, mis tähendab, et asjad on alati liigub. Tooted laguneda reaktiive ja Reaktandid toodetega. Asjad liiguvad, kuid kontsentratsioon jääb samaks. Reaktsioon on salvestatud koos topeltnooleks asemel võrdusmärgi näidata, et see on pöörduv.

Classic mustrid

Isegi viimase sajandi keemikud avastasid teatud seadused, mis näevad ette võimaluse muuta suunas reaktsioon sama võimsusega. Teadmised, kuidas keemilised reaktsioonid toimuvad, on väga oluline nii laboris ja tööstusliku tootmise. Samal ajal suur tähtsus on võime kontrollida kõiki neid nähtusi. On inimloomus sekkuda paljud looduslikud protsessid, eriti seoses pöörduv, siis neid kasutada oma eelist. Alates teadmised keemiliste reaktsioonide on kasulikumad kui täiuslik käsk kontrolli.

Seadus massitoimeseadusega keemias kasutatavad keemikud õigesti arvutada reaktsiooni kiirust. See annab selge ettekujutuse tahes keemilise protsessi ei lõpetata, kui see toimub suletud süsteemis. Molekulid moodustatud ainete ja on pidevas juhusliku liikumises ja võib peagi tekkida vastupidine reaktsioon, milles molekulid lähteainet.

Tööstuses kõige sagedamini kasutatav avatud lähtekoodiga süsteemi. Laevade, sõidukite ja muude mahutite, kus keemilisi reaktsioone, mis on lukustamata. See on tagada, et ajal neid protsesse saab eemaldada ja soovitud toote vabaneda kasutu reaktsiooni produktid. Näiteks, kivisöe põletamisel avalikul ahjudesse tsemendiahjudele tehtud avatud tüüpi kõrgahju opereeritud konstantse õhutoiteallikas ja ammoniaagi sünteesitakse pideva eemaldamisega ammoniaaki.

Pöörduv ja pöördumatu keemiline reaktsioon,

Nagu nimigi ütleb, saab anda vastava mõisted: peetakse pöördumatuks reaktsiooni toonud lõpuks muutmata oma suunda ja voolav piki etteantud rada sõltumata rõhuvahesid ja temperatuuri kõikumisi. Nende Iseloomustab on asjaolu, et mõned tooted võivad lahkuda ulatus reaktsiooni. Seega näiteks, saaks gaas (CaCO ₃ = CaO + _CO2), sadestada (Cu (NO _{3) 2} + _H2S = mää + 2HNO _{3) või} teiste ühenditega. Reaktsioon võetakse arvesse ka pöördumatu, kui suurel hulgal soojust vabaneb protsessi kestel, näiteks: 4P + 5O ₂ = 2P _{2O 5} + Q.

Peaaegu kõik reaktsioonid, mis esinevad looduses on pöörduv. Sõltumata välise nagu temperatuur ja rõhk on peaaegu kõik protsessid võivad toimuda samaaegselt erinevates suundades. Kuna massitoimeseadusega keemias, soojuse hulk imendub võrdub antud numbri, mis tähendab, et kui üks Reaktsioon oli eksotermiline, teise (äraspidine) bude endotermiline.

Keemiline tasakaal: keemilise tasakaalu konstant

Reaktsioon - "verb" keemia - tegevused, mis uurib keemikud. Paljud reaktsioonid kulgeda lõpuni, ja siis lõpetada, mis tähendab, et reagendid täielikult ümber tooteid ilma naasta algsesse olekusse. Mõnel juhul on reaktsiooni tõesti pöördumatu, nagu põletamine muudatusi nii füüsikaliste ja keemiliste omaduste aine. Kuid on ka palju muid tingimusi, milles lõtku ei ole mitte ainult võimalik, vaid ka pideva samuti produktidest esimene reaktsioon on reagendid teise.

Dünaamiline režiim, kus reagentide kontsentratsioonist ja tooted jäävad samaks, nimetatakse tasakaalus. On võimalik ennustada käitumist materjalide teatud seadused, mis kehtivad valdkondades, püüdes vähendada tootmiskulusid konkreetsete kemikaalide. Et mõista protsesse, mis säilitavad või potentsiaalselt ohustada inimeste tervist, samuti kasulik on mõiste keemilise tasakaalu. Keemiline tasakaalu konstant on Teguri väärtus Reaktsiooni mis sõltub ioonitugevust ja temperatuuri, ning ei sõltu olevate reagentide kontsentratsioonid ja tooted lahuses.

Arvutamine tasakaalu konstant

See kogus on dimensioonita, st tal ei ole teatud arv. Kuigi arvutamisel on tavaliselt kirjutatud kahte reagenti ja kaks toodet, see toimib iga osalejate arv reaktsiooni. Arvutamine ja tõlgendamine tasakaalu konstant sõltub sellest, kas keemilise reaktsiooni on seostatud homogeenne või heterogeenne tasakaalu. See tähendab, et kõik komponendid reageerivad võib olla puhas vedelike või gaaside. Reaktsioonides, et jõuda heterogeense tasakaalu, on tavaliselt rohkem kui üks faas, ja vähemalt kaks. Näiteks vedelike ja gaaside või ainete ja vedelike.

Väärtus tasakaalu konstant

Iga antud temperatuuril tasakaalu konstant, on ainult üks väärtus, mis muudab ainult siis, kui temperatuur, mille juures reaktsioon toimub suur mõlemas suunas. On võimalik teha mõned ennustused keemilise reaktsiooni, mis põhineb kas tasakaalu konstant on suur või väike. Kui väärtus on väga suur, tasakaalu soosib reaktsiooni paremale ja muutub rohkem tooteid kui oleks reaktiive. Reaktsioon sel juhul võib nimetada "täis" või "kvantitatiivne".

Kui väärtus tasakaalu konstant on väike, siis on soodne reaktsioon vasakul vajaduse kogus reaktiive oli rohkem kui moodustunud saadused. Kui see väärtus läheneb nullile, siis võib eeldada, et reaktsioon ei toimu. Kui väärtused tasakaalu konstandid edasi ja tagasi reaktsioonid on peaaegu sama summa reagentide ja tooted ka peaaegu identsed. Seda tüüpi reaktsiooni peetakse pöörduv.

Vaatleme pöörduva reaktsiooni spetsiifilise

Võtke kaks keemilisi elemente nagu jood ja vesinikku, mis, kui seda segada saades uue aine - vesinikjodiidhape.

_H2 + I ₂ = 2HI

Stardiaegse kiirusega v ₁ otsene reaktsioon, mille v ₂ - reverse reaktsiooni kiirusele k - tasakaalu konstant. Kasutades massitoimeseadusega, kasutades järgmist valemit:

v ₁ = k ₁ * c _(H2) * c (I _2),

v ₂ = _k2 * c ² (HI).

Kui segamine molekulaarse jood (I ₂₎ ja vesinikku _(H2) nende interaktsiooni algust. Algfaasis, maksimaalne kontsentratsioon need elemendid, kuid lõpuks maksimaalse reaktsiooni on kontsentratsioon uute ühendite - vesinikjodiidhape (HI). Seega tekib eri reaktsiooni määra. Alguses nad maksimeerida. Lõpuks tuleb aeg, mil need väärtused on võrdsed, ja see on seisund, mida nimetatakse keemiline tasakaal.

Väljend keemilise tasakaalu konstandid on üldiselt tähistatud sulgudes: _[H2] [I _2], [HI]. Kuna võrdsed, siis tasakaal kiirus:

k _{1 [H2]} [I _2] = k ₂ [HI] ^2,

nii saame võrrandi keemilise tasakaalu konstandid:

k ₁ / k ₂ = [HI] ² / _[H2] [I _2] = K.

Põhimõte Le Chatelier-Brown

Hetkel järgmisele eeskirjale: kui süsteemi, mis on tasakaalus, et toota teatud mõju (muutus keemilise tasakaalu tingimusi muutes temperatuuri ja rõhu, näiteks), tasakaalu nihkub osaliselt pidurdama muutusi. Lisaks keemia, see põhimõte kehtib ka paljudes eri vormides valdkonnas farmakoloogia ja majandus.

Keemiline tasakaalu konstant ja väljendusviise

Tasakaalulise ekspressiooni võib väljendada kontsentratsiooni toodete ja reageerivad. Ainult kemikaale vesi- ja gaasilise faasi sisalduvad valemiga Tasakaalu, kuna kontsentratsiooni vedelike ja tahkete ainete ei muudeta. Millised tegurid mõjutavad keemilised tasakaalu? Kui sellega kaasneb puhta vedelas või tahkes leitakse, et tal on K = 1 ja seega enam arvestada, välja arvatud väga kontsentreeritud lahused. Näiteks puhast vett aktiivsus on 1.

Teine näide on üleni söega, mida saab moodustada läbi kahe süsinikoksiidi molekule, moodustades süsinikdioksiidi ja süsinikku. Tegurid, mis võivad mõjutada tasakaalu, hõlmavad lisamisega reaktiivi või toode (kontsentratsiooni muutus mõjutab tasakaalu). Lisades reagendiga võib kaasa õiguse tasakaalus Reaktsioonivõrrand kus on rohkem vorme toodet. Liitumissaadus võib viia tasakaalu vasakule, kuna rohkem muutub vormid reaktiive.

Equilibrium tekib siis, kui reaktsioon toimub mõlemas suunas, see on konstantne reagentide suhe ja tooteid. Üldiselt keemilise tasakaalu on staatiline, sest osa toodete ja reaktiivid on konstantne. Kuid lähemalt selgub, et tasakaal on tegelikult väga dünaamiline protsess, sest reaktsiooni liigub mõlemas suunas sama kiirusega.

Dünaamilises tasakaalus on näide funktsioone püsiseisundi. Sest süsteem on püsikontsentratsiooni faasis täheldatud praegusel ajal, käitumine jätkub ka tulevikus. Seega, kui reaktsioon on saavutanud tasakaalu suhe reageeriv ja saadusekontsentratsioonid jäävad samaks, kuid reaktsiooni käigus.

Nagu lihtsalt räägivad keeruline?

Mõisted nagu keemilise tasakaalu ja keemilise tasakaalu konstant, on üsna raske aru saada. Võtame näiteks elu. Kas te olete kunagi jänni sillaks kahe linna ning pöörata tähelepanu asjaolule, et liikumist teises suunas sujuvalt ja mõõta, kui olete lootusetult ummikus liiklust? See ei ole hea.

Mis siis, kui masin mõõta ja liikus samal kiirusel mõlemale poolele? See jäi ka autode arv mõlemas linnas püsiv? Kui sisenemise ja väljumise kiirus mõlemas linnas on sama, kuid autode arv igas linnas on aja jooksul stabiilne, mis tähendab, et kogu protsess on dünaamilises tasakaalus.