Kemijska ravnoteža u kemijskim reakcijama

Kemijska ravnoteža je stanje koje se događa kada koncentracija reaktanata a proizvodi koji sudjeluju u kemijskoj reakciji s vremenom se ne mijenjaju. Kemijska ravnoteža se također može nazvati "reakcijom u stanju mirovanja". To ne znači kemijska reakcija nužno se prestala pojavljivati, ali da su potrošnja i stvaranje tvari postigli uravnoteženo stanje. Količine reaktanata i proizvoda postižu konstantan omjer, ali gotovo nikada nisu jednake. Može biti puno više proizvoda ili puno više reaktanta.

Dinamička ravnoteža nastaje kada kemijska reakcija i dalje traje, ali određeni broj proizvoda i reaktanata ostaje konstantan. Ovo je jedna vrsta kemijske ravnoteže.

ravnotežni izraz za kemijsku reakciju može se izraziti u koncentraciji produkata i reaktanata. Samo kemijske vrste u vodenu i plinovitu fazu su uključene u ravnotežnom izrazu jer se koncentracije tekućina i krutih tvari ne mijenjaju. Za kemijsku reakciju:

jA + kB → lC + mD

Ravnotežni izraz je

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

K je konstanta ravnoteže
[A], [B], [C], [D] itd. su molarne koncentracije od A, B, C, D itd.
j, k, l, m, itd. su koeficijenti u uravnoteženoj kemijskoj jednadžbi

Prvo, razmotrite faktor koji ne utječe na ravnotežu: čiste tvari. Ako je u ravnoteži uključena čista tekućina ili kruta tvar, smatra se da ima konstantu ravnoteže 1 i isključena je iz konstante ravnoteže. Na primjer, osim u visoko koncentriranim otopinama, čista voda smatra se da ima aktivnost 1. Drugi primjer je kruti ugljik, koji se može stvoriti reakcijom dviju molekula karbom monoksida da formiraju ugljični dioksid i ugljik.

Čimbenici koji utječu na ravnotežu uključuju:

• Dodavanje reaktanta ili proizvoda ili promjena koncentracije utječe na ravnotežu. Dodavanje reaktanta može dovesti do ravnoteže udesno u kemijskoj jednadžbi u kojoj se formira više produkta. Dodavanje proizvoda može dovesti do ravnoteže ulijevo, kao više reaktanata.
• Promjenom temperature mijenja se ravnoteža. Povećana temperatura uvijek pomiče kemijsku ravnotežu u smjeru endotermičke reakcije. Snižavanje temperature uvijek pomiče ravnotežu u smjeru egzotermne reakcije.
• Promjena tlaka utječe na ravnotežu. Na primjer, smanjenjem volumena plinskog sustava povećava se njegov tlak, što povećava koncentraciju i reaktanata i proizvoda. Neto reakcija će smanjiti koncentraciju molekula plina.

Princip Le Chateliera mogu se koristiti za predviđanje pomaka u ravnoteži koji je posljedica primjene naprezanja u sustavu. Načelo Le Chateliera kaže da će promjena u ravnotežnom sustavu uzrokovati predvidljiv pomak ravnoteže kako bi se suprotstavila promjenama. Na primjer, dodavanje topline u sustav favorizira smjer endotermičke reakcije jer će to djelovati na smanjenje količine topline.