Kemijsko ravnotežje v kemijskih reakcijah

Kemijsko ravnotežje je stanje, ki se pojavi, ko koncentracija reaktantov proizvodi, ki sodelujejo v kemični reakciji, se skozi čas ne spremenijo. Kemijsko ravnovesje lahko imenujemo tudi "reakcija v stanju dinamičnega ravnovesja". To ne pomeni kemična reakcija se je prenehalo pojavljati, vendar sta poraba in tvorba snovi dosegla uravnoteženo stanje. Količine reaktantov in izdelkov so dosegle konstantno razmerje, vendar skoraj nikoli niso enake. Morda je veliko več izdelka ali veliko več reaktanta.

Dinamično ravnotežje nastane, ko se kemijska reakcija nadaljuje, vendar številni produkti in reaktanti ostanejo stalni. To je ena vrsta kemičnega ravnovesja.

The ravnotežni izraz za kemično reakcijo se lahko izrazi koncentracija produktov in reaktantov. Samo kemične vrste v vodno in plinasto fazo so vključeni v ravnotežnem izrazu ker se koncentracije tekočin in trdnih snovi ne spreminjajo. Za kemično reakcijo:

jA + kB → lC + mD

Ravnotežni izraz je

K = ([C]^l[D]^m) / ([A]^j[B]^k)

K je ravnovesna konstanta
[A], [B], [C], [D] itd. so tisti molarne koncentracije od A, B, C, D itd.
j, k, l, m itd. so koeficienti v uravnoteženi kemijski enačbi

Najprej razmislite o dejavniku, ki ne vpliva na ravnotežje: čiste snovi. Če v ravnotežje sodeluje čista tekočina ali trdna snov, se šteje, da ima ravnotežno konstanto 1 in je izključena iz ravnovesne konstante. Na primer, čista voda, razen v visoko koncentriranih raztopinah, ima 1 aktivnost. Drug primer je trdni ogljik, ki se lahko tvori z reakcijo dveh molekul karbom monoksida, da tvorita ogljikov dioksid in ogljik.

Dejavniki, ki vplivajo na ravnotežje, vključujejo:

• Dodajanje reaktanta ali izdelka ali sprememba koncentracije vpliva na ravnovesje. Dodajanje reaktanta lahko povzroči ravnovesje v desno v kemijski enačbi, kjer nastane več produkta. Če dodate izdelek, lahko dosežete ravnovesje na levi kot več reaktantnih oblik.
• Spreminjanje temperature spremeni ravnovesje. Zvišanje temperature vedno premakne kemično ravnovesje v smeri endotermične reakcije. Znižanje temperature vedno premakne ravnotežje v smeri eksotermične reakcije.
• Sprememba tlaka vpliva na ravnotežje. Na primer, zmanjšanje prostornine plinskega sistema poveča njegov tlak, kar poveča koncentracijo tako reaktantov kot produktov. Neto reakcija bo zmanjšala koncentracijo molekul plina.

Načelo Le Chatelierja lahko uporabimo za napovedovanje premika ravnotežja, ki je posledica uporabe napetosti v sistemu. Načelo Le Chatelierja pravi, da bo sprememba v ravnotežnem sistemu povzročila predvidljiv premik ravnotežja, da bo uničil spremembo. Na primer, dodajanje toplote v sistem daje prednost endotermični reakciji, ker bo to zmanjšalo količino toplote.