In questo articolo, dovremmo conoscere l'equilibrio chimico di qualsiasi reazione e il principio di Le Chatelier è l'equilibrio chimico di un sistema.
A volte tutte le reazioni non si completavano se ad esse venivano applicate le condizioni idonee. Dopo qualche tempo la reazione verrà interrotta lasciando una certa quantità di reagente. In realtà, vanno in una certa misura e poi si fermano, perché in quella fase si sono fermati hanno già raggiunto uno stato di equilibrio. Quindi, applicando le condizioni non cambia la reazione e non vanno avanti o indietro, quindi dobbiamo applicare le diverse condizioni sperimentali.
La velocità di reazione sia per l'avanti che per l'indietro è uguale allo stato di equilibrio. La natura dell'equilibrio è dinamica per un equilibrio chimico, i seguenti punti sono da notare è l'equilibrio chimico è un sistema.
- l'equilibrio è dinamico
- l'equilibrio può essere raggiunto da entrambe le direzioni.
1. Che cos'è equilibrio chimico?
Consideriamo una reazione reversibile che si verifica in un recipiente chiuso a temperatura costante;
La velocità di questa reazione chimica a temperatura costante dipende solo dalla quantità relativa o dalla concentrazione dei reagenti. Un aumento della concentrazione aumenta la velocità di reazione mentre una diminuzione della concentrazione diminuisce la velocità della reazione.
All'inizio, il sistema di reazione non contiene né C né D ma contiene A e B. Quindi, la reazione procede solo in avanti. In questa situazione, la concentrazione di reagenti è alta, quindi la velocità della reazione diventa massima se l'equilibrio chimico è un sistema.
Non appena C e D iniziano a formarsi nella reazione in avanti, interagiscono tra loro per produrre nuovamente A e B. All'inizio della reazione, la concentrazione di C e D è molto molto bassa, quindi anche la velocità della reazione all'indietro è trascurabile in quel momento è l'equilibrio chimico un sistema.
Ma poiché la concentrazione di C e D continua ad aumentare nel tempo, aumenta anche la velocità della reazione all'indietro. D'altra parte, con l'aumento della concentrazione di C e D, la concentrazione di A e B diminuisce gradualmente. Di conseguenza, la velocità di reazione diretta diminuisce progressivamente. Dopo aver attraversato questo processo, quando arriva un momento in cui la velocità della reazione in avanti e della reazione all'indietro diventa uguale allo stato di equilibrio, l'equilibrio chimico è un sistema.
Lo stato di equilibrio esiste in ogni reazione solo quando la velocità della reazione in avanti e la velocità della reazione all'indietro diventano uguali. In questa condizione, la reazione non raggiunge uno stato di totale stagnazione. Entrambe le reazioni avanti e indietro procedono simultaneamente alla stessa velocità di reazione per una particolare reazione.
All'equilibrio viene chiamata la concentrazione dei diversi costituenti presenti nel sistema di reazione concentrazione di equilibrio e l'intera miscela è conosciuta come il miscela di equilibrio. Se le condizioni (es. temperatura, pressione, ecc.) della reazione sono mantenute costanti, le quantità relative dei vari costituenti presenti nel sistema di reazione non cambiano nel tempo è l'equilibrio chimico un sistema.
Definizione di equilibrio chimico
A una data temperatura e pressione, quando in una qualsiasi reazione chimica reversibile, la velocità della reazione in avanti e la velocità della reazione all'indietro diventano uguali alla reazione inversa e la quantità relativa dei vari costituenti presenti nel sistema di reazione non cambia nel tempo , allora quello stato particolare è chiamato lo stato dell'equilibrio chimico di quella particolare reazione è equilibrio chimico un sistema.
Dopo l'instaurazione dell'equilibrio di qualsiasi reazione chimica reversibile, se il sistema di reazione viene lasciato riposare per un periodo indefinito a temperatura e pressione costanti, la quantità relativa dei reagenti e dei prodotti rimarranno inalterati è l'equilibrio chimico un sistema.
Questa osservazione porta all'impressione che la reazione si fermi completamente all'equilibrio è equilibrio chimico un sistema.
Ma è stato dimostrato sperimentalmente che la reazione non è cessata, anzi sia la reazione in avanti che quella all'indietro procedono simultaneamente alla stessa velocità.
È per questo l'equilibrio chimico è designato come dinamico equilibrio.
2. Perché l'equilibrio chimico è un sistema?
Prima di iniziare perché esiste un sistema di equilibrio chimico, dovremmo discutere il fattore che influenza l'equilibrio chimico.
Permanenza dell'equilibrio chimico
Non vi è alcun cambiamento nel suo equilibrio se le condizioni fisiche e chimiche di quella reazione rimangono invariate, cioè l'equilibrio è caratterizzato dalla costanza nella concentrazione dei reagenti e anche dei prodotti. Ma il cambiamento nella condizione della reazione può cambiare lo stato di equilibrio è equilibrio chimico un sistema.
Natura dinamica dell'equilibrio
Anche dopo il raggiungimento dell'equilibrio, le reazioni chimiche non cessano. A velocità uguale o uguale la reazione in avanti e quella inversa procedono simultaneamente.
Quando la velocità della reazione in avanti e la velocità della reazione all'indietro in qualsiasi reazione chimica reversibile diventano uguali, solo allora la reazione raggiunge l'equilibrio o in quel momento possiamo dire che la reazione esiste nel suo stato di equilibrio Quindi, all'equilibrio, se una qualsiasi delle reazioni avanti e indietro diventa completa al 100%, l'equilibrio stesso perde la sua esistenza. Quindi affinché l'equilibrio esista, le reazioni di entrambe le direzioni dovranno essere incomplete se l'equilibrio chimico è un sistema.
Avvicinabilità all'equilibrio da entrambe le direzioni
Quando una reazione chimica reversibile viene avviata in un determinato insieme di condizioni, sia con i reagenti che con i prodotti di quella reazione, si raggiunge lo stesso equilibrio, cioè non importa se i materiali di partenza sono i reagenti o i prodotti, a condizione che il le condizioni sperimentali sono identiche in entrambi i casi sia l'equilibrio chimico che un sistema.
Un catalizzatore non può alterare lo stato di equilibrio
Lo stato di equilibrio raggiunto nel caso di qualsiasi reazione chimica reversibile in presenza o in assenza di catalizzatore risulta essere sempre lo stesso, purché le condizioni durante le reazioni siano identiche. In altre parole, la quantità relativa del reagente e del prodotto rimane la stessa indipendentemente dall'uso o meno di un catalizzatore, l'equilibrio chimico è un sistema.
I catalizzatori possono solo accelerare la velocità di reazione ma mantenere l'equilibrio.
3. Quando un sistema è in equilibrio chimico?
Quando in qualsiasi reazione la concentrazione dei reagenti e la concentrazione dei prodotti sono uguali per applicazione di temperatura o pressione o anche concentrazione, allora il sistema è in equilibrio.
Esistono due sistemi in cui si verifica un equilibrio chimico in un sistema
Equilibrio omogeneo
L'equilibrio di qualsiasi reazione chimica in cui tutte le sostanze, sia i reagenti che i prodotti, si trovano nella stessa fase o nello stesso stato fisico è noto come equilibrio omogeneo.
N2(g) + 3 H2(g) = 2NH3(G)
Equilibrio eterogeneo
È noto l'equilibrio di qualsiasi reazione chimica in cui i reagenti e i prodotti si trovano in fasi diverse o in uno stato fisico diverso equilibrio eterogeneo.
Ladro3(s) = CaO(s) + CO2(G)
4. L'equilibrio chimico è un sistema chiuso?
In un sistema chiuso, qualsiasi reazione reversibile raggiungerà uno stato di equilibrio. In realtà, in una nave chiusa è l'equilibrio chimico che si verifica un sistema.
Una reazione reversibile è nota come quando i prodotti sono ottenuti dall'interazione tra i reagenti, reagiscono tra loro per formare i reagenti e si stabilisce un equilibrio tra i reagenti ei prodotti nelle condizioni della reazione.
In un vaso chiuso decomposizione termica di NH4Cl è una reazione reversibile è l'equilibrio chimico un sistema.
Quando NH4Cl viene riscaldato in un recipiente chiuso a 3500C, subisce una decomposizione termica per produrre gas NH3 e HCl. Ma, anche dopo un periodo prolungato, si osserva che oltre ai gas NH3 e HCl, nel contenitore rimangono vapori di NH4Cl non decomposti. Ciò dimostra che la decomposizione di Il vapore di NH4Cl mediante l'applicazione di calore non viene mai completato è l'equilibrio chimico un sistema.
In un altro recipiente chiuso, una miscela equimolare di gas NH3 e HCl viene riscaldata a 3500C per un periodo prolungato e si scopre che la nave contiene vapore NH4Cl insieme a gas NH3 e HCl. Questa è la reazione tra NH3 e I gas HCl in un recipiente chiuso non vengono mai completati è l'equilibrio chimico un sistema.
Pertanto, si può concludere che il vapore di NH4Cl si decompone per riscaldamento per produrre NH3 e HCl gassosi che di nuovo reagiscono parzialmente tra loro per riformare il gas NH4Cl nelle condizioni date della reazione. In altre parole, la decomposizione termica del vapore di NH4Cl è una reazione reversibile.
Caratteristiche di una reazione reversibile
La principale e unica caratteristica di una reazione reversibile è che le reazioni in avanti e all'indietro si verificano simultaneamente. Nella reazione diretta, i reagenti reagiscono tra loro per produrre i prodotti, mentre i prodotti interagiscono tra loro per produrre i reagenti nella reazione all'indietro è l'equilibrio chimico di un sistema.
A causa dell'incompletezza di una reazione reversibile, i reagenti non si esauriscono mai in tali reazioni.
In tali reazioni, uno stato di equilibrio esiste solo quando la velocità della reazione diretta e la velocità della reazione all'indietro diventano uguali in quella particolare reazione e non si verifica alcun cambiamento.
Per la reazione reversibile, allo stato di equilibrio, la variazione dell'energia libera di Gibbs è zero.
5. L'equilibrio chimico può verificarsi in un sistema aperto?
Per mostrare se una reazione rimane in equilibrio chimico nel sistema aperto consideriamo la reazione. La maggior parte delle reazioni risulta essere irreversibile se condotta in contenitori aperti, ma se le stesse reazioni vengono eseguite in contenitori chiusi, sembrano essere reazioni reversibili.
Quando solido CaCO3 viene riscaldato in un contenitore aperto
Se il riscaldamento viene effettuato in una condizione esposta, CO2 il gas fuoriesce dal contenitore nell'aria e come residuo rimane solo CaO solido. In questo caso, il reagente è completamente esaurito. Quindi, la reazione è considerata una reazione irreversibile e non si osserva alcun equilibrio chimico è l'equilibrio chimico un sistema.
Quindi, non esiste equilibrio nella concentrazione dei prodotti, quindi in un sistema aperto non esiste equilibrio chimico. In realtà, la massa e il calore sono entrambi vie di fuga qui.
6. Come trovare l'equilibrio chimico di un sistema
Sulla base della legge dell'azione di massa, possiamo prevedere l'equilibrio di una reazione chimica che segue il calcolo stechiometrico. In dettaglio, possiamo calcolare la costante di equilibrio invece dell'equilibrio chimico delle reazioni. Le leggi dell'azione di massa possono essere definite a seconda della velocità di reazione sulla concentrazione del reagente di una reazione stechiometrica.
consideriamo la seguente reazione chimica un grammomole di A reagisce con un grammomole di b per produrre un grammomole di C: A+B = C
Quindi, secondo la legge dell'azione di massa, a una determinata temperatura in un particolare momento, la velocità di reazione, è l'equilibrio chimico un sistema.
r α [A][B], oppure r =k[A][B]
dove k è la costante di proporzionalità, nota come costante di velocità. [A] e [B] sono le masse attive o le concentrazioni molari di A e B rispettivamente in quel momento.
Ora arriva in una costante di equilibrio di velocità diversa dipende da concentrazione, pressione e concentrazione molare.
Kc – se le masse attive dei componenti che partecipano a qualsiasi reazione chimica reversibile all'equilibrio sono espresse in termini di concentrazione molare, allora la costante di equilibrio ottenuta è chiamata kc.
aA+bB = dD+eE
kc = [D]d*[E]e/[UN]a*[B]b dove [A], [B], [D], [E] sono i molari concentrazione di diversi costituenti in equilibrio.
Kp – Se le masse attive dei componenti che partecipano a qualsiasi reazione gassosa reversibile all'equilibrio sono espresse in termini di pressione parziale, allora la costante di equilibrio così ottenuta è nota come kp.
aA(g)+bB(g) = dD(g)+eE(g)
Kp = pagdD*peE/paA*pbB dove pagA, B, pD, E sono rispettivamente le pressioni parziali dei diversi gas costituenti all'equilibrio.
Kx – la costante di equilibrio di ogni reazione chimica reversibile, ottenuta esprimendo la concentrazione molare dei reagenti e dei prodotti in termini di loro frazione molare, è indicata con kx.
aA+bB = dD+eE
kx=xdD*xeE/xaA*xbB dove xA, XB,xd,xE sono le frazioni molari di A,B,D ed E rispettivamente all'equilibrio.
7. Il principio di Le Chatelier
Se un sistema in equilibrio è soggetto a un cambiamento di pressione, temperatura o concentrazione o altri parametri fisici, l'equilibrio si sposterà in modo tale da neutralizzare l'effetto di quel cambiamento.
Fattori che influenzano il principio di Le Chatelier,
- Effetto dell'aumento e della diminuzione della pressione
- Effetto dell'aumento e della diminuzione della temperatura
- Effetto del catalizzatore sull'equilibrio
- Effetto dell'aggiunta di gas inerte sull'equilibrio
Conclusione
Ogni reazione reversibile cerca di raggiungere uno stato di equilibrio. Questo stato di equilibrio si verifica a causa della presenza di temperatura, pressione, concentrazione di reagenti e anche catalizzatori.
Ciao……Sono Biswarup Chandra Dey, ho completato il mio Master in Chimica presso l'Università Centrale del Punjab. La mia area di specializzazione è la Chimica Inorganica. La chimica non è solo leggere riga per riga e memorizzare, è un concetto da comprendere in modo semplice e qui condivido con voi il concetto di chimica che imparo perché vale la pena condividere la conoscenza.
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