Kemiallinen tasapaino kemiallisissa reaktioissa

Kemiallinen tasapaino on tila, joka tapahtuu, kun reagenssien pitoisuus ja kemialliseen reaktioon osallistuvilla tuotteilla ei ole mitään netimuutoksia ajan myötä. Kemiallista tasapainoa voidaan kutsua myös "vakaan tilan reaktioksi". Tämä ei tarkoita kemiallinen reaktio on välttämättä lopettanut esiintymisen, mutta että aineiden kulutus ja muodostuminen ovat saavuttaneet tasapainoisen tilan. Reagenssien ja tuotteiden määrät ovat saavuttaneet vakion suhteen, mutta ne eivät milloinkaan ole samanlaisia. Tuotteita voi olla paljon enemmän tai paljon enemmän reagensseja.

Dynaamisessa tasapainossa tapahtuu, kun kemiallinen reaktio etenee edelleen, mutta joukko tuotteita ja reagensseja pysyy vakiona. Tämä on yksi kemiallisen tasapainon tyyppi.

tasapainoilmaisu Kemialliselle reaktiolle voidaan ilmaista tuotteiden ja reagenssien pitoisuuksina. Vain kemialliset lajit vesi- ja kaasufaasit sisältyvät tasapainoilmaisussa koska nesteiden ja kiinteiden aineiden pitoisuudet eivät muutu. Kemiallista reaktiota varten:

jA + kB → lC + mD

Tasapainoilmaisu on

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

K on tasapainotila
[A], [B], [C], [D] jne. ovat moolipitoisuudet joukosta A, B, C, D jne.
j, k, l, m jne. olemme kertoimet tasapainotetussa kemiallisessa yhtälössä

Harkitse ensin tekijää, joka ei vaikuta tasapainoon: puhtaita aineita. Jos tasapainoon liittyy puhdasta nestemäistä tai kiinteää ainetta, sen katsotaan olevan tasapainotila-arvo 1 ja se suljetaan tasapainotilasta. Esimerkiksi, paitsi erittäin tiivistetyissä liuoksissa puhtaan veden aktiivisuuden katsotaan olevan 1. Toinen esimerkki on kiinteä hiili, joka voidaan muodostaa kahden karbommonoksidimolekyylin reaktiolla hiilidioksidin ja hiilen muodostamiseksi.

Tasapainoon vaikuttavia tekijöitä ovat:

• Reaktantin tai tuotteen lisääminen tai pitoisuuden muutos vaikuttaa tasapainoon. Reaktantin lisääminen voi johtaa tasapainoon oikealla kemiallisessa yhtälössä, jossa enemmän tuotetta muodostuu. Tuotteen lisääminen voi johtaa tasapainoon vasemmalle, koska reagoivia aineita muodostuu enemmän.
• Lämpötilan muuttaminen muuttaa tasapainoa. Nouseva lämpötila siirtää kemiallista tasapainoa aina endotermisen reaktion suuntaan. Laskeva lämpötila siirtää tasapainoa aina eksotermisen reaktion suuntaan.
• Paineen muuttaminen vaikuttaa tasapainoon. Esimerkiksi kaasujärjestelmän tilavuuden pienentäminen lisää sen painetta, mikä lisää sekä reagenssien että tuotteiden pitoisuutta. Verkkoreaktion avulla alenee kaasumolekyylien konsentraatio.

Le Chatelierin periaate voidaan käyttää ennustamaan tasapainon muutos, joka johtuu rasituksen kohdistamisesta järjestelmään. Le Chatelierin periaatteen mukaan tasapainojärjestelmän muutos aiheuttaa ennustettavissa olevan tasapainotilan muutoksen vastapainona. Esimerkiksi lämmön lisääminen järjestelmään suosii endotermisen reaktion suuntaa, koska tämä vähentää lämmön määrää.