STAN RÓWNOWAGI CHEMICZNEJ

Równowaga reakcji chemicznej ustala się, gdy reakcja z taką samą szybkością przebiega w jedną i drugą stronę, a więc stężenia reagentów nie zmieniają się w czasie.

Stan równowagi reakcji chemicznej oznacza, że w każdej chwili z substratów tworzy się tyle samo produktów ile z produktów tworzy się substratów.

W stanie równowagi chemicznej iloczyn stężeń produktów reakcji podniesionych do odpowiednich potęg podzielony przez iloczyn stężeń substratów reakcji, także podniesionych do odpowiednich potęg, ma wartość stałą w stałej temperaturze.

Dla reakcji:

stała równowagi reakcji wyraża się wzorem:

Dla reakcji w układach gazowych w miejsce stężeń stosuje się ciśnienia cząstkowe reagentów:

n_i

p_i = ------ RT → p_i = c_iRT

V

ciśnieniowa stała równowagi chemicznej

p₂

Δ G = RT ln ----- dla n =1

p₁

c₂

Δ G = RT ln ----- Δ G = RT ln c₂ - RT ln c₁

c₁

dla c₁ = 1 mol/dm³ Δ G = RT ln c₂

Jeżeli dla c₁ = 1 mol/dm³ G = G^o

to entalpia swobodna układu dla dowolnego innego stężenia c :

G = G^o + RT ln c

a dla poszczególnego reagenta i-tego w układzie:

iG_i = iG^o + RT ln c_i

Δ G takiej reakcji równa się różnicy pomiędzy sumą entalpii swobodnej produktów i sumą entalpii swobodnej substratów:

K_C

gdy stężenia odpowiadają stanowi równowagi chemicznej to Δ G = 0

stąd dla T = const

Gdy stężenia nie są stężeniami w stanie równowagi układu, to:

Ogólna postać równania izotermy reakcji van`t Hoffa

dla układów gazowych oraz cieczy!

Δ G = - RT ln K_C + RT ln Z

dla T = const, K_C = const → Δ G zależy od Z

Równanie to pozwala przewidywać kierunek reakcji w określonych warunkach stężenia;

Dla :

Z = K_C → Δ G = 0 → układ jest w stanie równowagi

Z < K_C → Δ G < 0 → reakcja przebiega samorzutnie z

lewa na prawo

Z > K_C → Δ G > 0 → reakcja nie przebiega samorzutnie

z lewa na prawo, ale jest możliwa

samorzutna reakcja odwrotna

a A + b B ↔ c C + d D

!

[ C ]^c [ D ]^d C_C^c C_D^d

K_C = ----------------------- = ----------------

[ A ]^a [ B ]^b C_A^a C_B^b

p_C^c p_D^d

K_p = --------------

p_A^a p_B^b

C_C^c C_D^d

Δ G = Δ G^o + RT ln -------------

C_A^a C_B^b

!

Δ G^o = - RT ln K_C

!

C_C^c C_D^d

Δ G = - RT ln K_C + RT ln -------------

C_A^a C_B^b

człon nierównowagowy Z

K_C

Δ G = - RT ln ----

Z

!

Układy znajdujące się w stanie równowagi fizykochemicznej mają identyczne wartości parametrów intensywnych (niezależnych od masy układu), jak np. temperaturę, ciśnienie, stężenie itp.

---