שיווי משקל כימי בתגובות כימיות

שיווי משקל כימי הוא המצב שמתרחש כאשר ריכוז של מגיבים ומוצרים המשתתפים בתגובה כימית אינם מראים שינוי נטו לאורך זמן. שיווי משקל כימי עשוי להיקרא גם "תגובה במצב יציב". זה לא אומר ש התגובה הכימית בהכרח הפסיק להתרחש, אך צריכת חומרים ויצירתם הגיעו למצב מאוזן. כמויות המגיבים והמוצרים השיגו יחס קבוע, אך הם כמעט אף פעם לא שווים. יכול להיות שיש הרבה יותר מוצר או הרבה יותר מגיב.

שיווי משקל דינמי מתרחשת כאשר התגובה הכימית ממשיכה להתקדם, אך מספר מוצרים ומגיבים נשארים קבועים. זהו סוג אחד של שיווי משקל כימי.

ה ביטוי שיווי משקל לתגובה כימית עשוי לבוא לידי ביטוי במונחים של ריכוז המוצרים והמגיבים. רק מינים כימיים בשלבים המימיים והגזים כלולים בביטוי שיווי המשקל מכיוון שריכוזי הנוזלים והמוצקים אינם משתנים. לתגובה הכימית:

jA + kB → lC + mD

ביטוי שיווי המשקל הוא

K = ([C]^l[ד]^M) / ([A]^j[B]^k)

K הוא קבוע שיווי המשקל
[א], [ב], [ג], [ד] וכו '. הם ה ריכוזי טוחנות של A, B, C, D וכו '.
j, k, l, m וכו '. הם מקדמים במשוואה כימית מאוזנת

ראשית, יש לקחת בחשבון גורם שאינו משפיע על שיווי המשקל: חומרים טהורים. אם נוזל טהור או מוצק מעורב בשיווי משקל, הוא נחשב לקבוע שיווי משקל של 1 והוא מודר מקבוע שיווי המשקל. לדוגמא, למעט בתמיסות מרוכזות במיוחד, מים טהורים נחשבים כפעילות של 1. דוגמא נוספת היא פחמן מוצק, העשוי להיווצר כתגובה של שתי מולקולות פחמן חד-חמצני ליצירת פחמן דו חמצני ופחמן.

גורמים שמשפיעים על שיווי המשקל כוללים:

• הוספת מגיב או מוצר או שינוי ריכוז משפיעים על שיווי המשקל. הוספת מגיב יכולה להוביל את שיווי המשקל לימין במשוואה כימית, בה יוצרים יותר מוצרים. הוספת מוצר יכולה להביא לשיווי משקל שמאלה, כצורות מגיבות יותר.
• שינוי הטמפרטורה משנה את שיווי המשקל. עליית הטמפרטורה תמיד מעבירה את שיווי המשקל הכימי לכיוון התגובה האנדותרמית. ירידת הטמפרטורה תמיד מעבירה את שיווי המשקל בכיוון התגובה האקוטרמית.
• שינוי הלחץ משפיע על שיווי המשקל. לדוגמא, הפחתת הנפח של מערכת גז מעלה את הלחץ שלה, מה שמגדיל את הריכוז של שני המגיבים והמוצרים כאחד. התגובה נטו תראה להוריד את ריכוז מולקולות הגז.

העיקרון של לה שאטלייה ניתן להשתמש בו כדי לחזות את שינוי שיווי המשקל הנובע מהפעלת לחץ על המערכת. העיקרון של לה שאטלייר קובע כי שינוי במערכת בשיווי משקל יגרום לשינוי שיווי משקל צפוי כדי לנטרל את השינוי. לדוגמא, הוספת חום למערכת מעדיפה את כיוון התגובה האנדותרמית מכיוון שהדבר יפעל להפחתת כמות החום.