Równowaga chemiczna jest stanem występującym, gdy stężenie reagentów a produkty biorące udział w reakcji chemicznej nie wykazują zmian netto w czasie. Równowagę chemiczną można również nazwać „reakcją w stanie ustalonym”. To nie znaczy reakcja chemiczna koniecznie przestał występować, ale konsumpcja i tworzenie substancji osiągnęły zrównoważony stan. Ilości reagentów i produktów osiągnęły stały stosunek, ale prawie nigdy nie są równe. Może być znacznie więcej produktu lub znacznie więcej reagentów.
Dynamiczna równowaga
Równowaga dynamiczna zachodzi, gdy reakcja chemiczna trwa, ale pewna liczba produktów i reagentów pozostaje stała. Jest to jeden rodzaj równowagi chemicznej.
Pisanie wyrażenia równowagi
The ekspresja równowagi dla reakcji chemicznej można wyrazić jako stężenie produktów i reagentów. Tylko gatunki chemiczne w fazach wodnej i gazowej są włączone w wyrażeniu równowagi ponieważ stężenie cieczy i ciał stałych nie zmienia się. Do reakcji chemicznej:
jA + kB → lC + mD
Wyrażeniem równowagi jest
K = ([C]l[RE]m) / ([A]jot[B]k)
K jest stała równowagi
[A], [B], [C], [D] itd. są stężenia molowe A, B, C, D itp.
j, k, l, m itp. są współczynniki w zrównoważonym równaniu chemicznym
Czynniki wpływające na równowagę chemiczną
Po pierwsze, rozważ czynnik, który nie wpływa na równowagę: czyste substancje. Jeżeli czysta ciecz lub ciało stałe bierze udział w równowadze, uważa się, że ma stałą równowagową 1 i jest wykluczona ze stałej równowagi. Na przykład, z wyjątkiem wysoko stężonych roztworów, uważa się, że czysta woda ma aktywność 1. Innym przykładem jest stały węgiel, który może powstać w reakcji dwóch cząsteczek tlenku węgla z wytworzeniem dwutlenku węgla i węgla.
Czynniki wpływające na równowagę obejmują:
- Dodanie reagenta lub produktu lub zmiana stężenia wpływa na równowagę. Dodanie reagenta może doprowadzić równowagę w prawo w równaniu chemicznym, w którym powstaje więcej produktów. Dodanie produktu może doprowadzić równowagę w lewo, ponieważ powstaje więcej reagentów.
- Zmiana temperatury zmienia równowagę. Rosnąca temperatura zawsze przesuwa równowagę chemiczną w kierunku reakcji endotermicznej. Spadek temperatury zawsze przesuwa równowagę w kierunku reakcji egzotermicznej.
- Zmiana ciśnienia wpływa na równowagę. Na przykład zmniejszenie objętości układu gazowego zwiększa jego ciśnienie, co zwiększa stężenie zarówno reagentów, jak i produktów. Reakcja netto spowoduje obniżenie stężenia cząsteczek gazu.
Zasada Le Chateliera można zastosować do przewidywania przesunięcia równowagi wynikającego z przyłożenia obciążenia do układu. Zasada Le Chateliera mówi, że zmiana układu w równowadze spowoduje przewidywalne przesunięcie równowagi, aby przeciwdziałać tej zmianie. Na przykład dodanie ciepła do układu sprzyja kierunkowi reakcji endotermicznej, ponieważ będzie to działać w celu zmniejszenia ilości ciepła.