Równowaga reakcji
chemicznych

Jednym z kryteriów podziału reakcji jest :

nieodwracalność reakcji oraz odwracalność reakcji

BaCl

2

+ K

2

SO

4

 BaSO

4

↓ +

2KCl

Strzałka skierowana w stronę
produktów oznacza, iż w wyniku
łączenia się BaCl

2

i K

2

SO

4

powstają

produkty :BaSO

4

i KCl, ale z

otrzymanych produktów nie możemy
wrócić do substratów .

Z mąki i wody można otrzymać ciasto,
ale już z otrzymanego ciasta nie
można z powrotem otrzymać mąki i
wody – czyli proces pieczenia ciasta
jest nieodwracalny

N

2

+ 3H

2

2NH

3

Strzałki skierowane w dwie strony,
oznaczają

1) z substratów możemy otrzymać
produkty !!!!

Oraz

2) z produktów mogę otrzymać substrat !!!!

Wniosek :

1) r. jest odwracalna

N

2

+ 3H

2

2NH

3

Stan równowagi

2. (r. do tyłu) N

2

+ 3H

2

2NH

3

lub 2NH

3

N

2

+

3H

2

Substratem jest NH

3

a produktem N

2

i H

2

Oznacza to :

1. (r. do przodu) N

2

+ 3H

2

2NH

3

substraty to

N

2

i H

2

a produkt

NH

3

Jeśli szybkość reakcji 1 jest równa szybkości

reakcji 2

to oznacza to, iż układ osiągnął stan równowagi

V

1

=V

2

V

1=

V

2

Stan

równowagi

Analiza r. do przodu :

Cząsteczka NH

3

tworzy się w

wyniku zderzeń cząsteczek H

2

i N

2

.

Analiza r. do tyłu :

Powstałe cząsteczki NH

3

zderzają

się ze sobą oraz z innymi cząsteczkami N

2

i H

2

–

ciągle obecnymi w mieszaninie. W wyniku tych
zderzeń cząsteczki NH

3

rozkładają się z powrotem

na azot i wodór.

Matematyczna zależność skład mieszaniny

reakcyjne w stanie równowagi to stała

równowagi K

Wpływ zmian warunków na równowagi
chemiczne

Warunki :

a) zmiana liczność reagentów w mieszaninie -

dodanie lub usunięcie

reagentów;

b) zmiana ciśnienia - sprężanie lub rozprężanie mieszaniny reakcyjnej;

c) zmiana temperatury.

Henri Le Chatelier – sformułował ogólną zasadę, która umożliwia
przewidywanie, w jaki sposób zmieni się skład mieszaniny równowagowej
pod wpływem zmiany warunków (stężenia, ciśnienia, temperatury

Reguła Le Chateliera mówi
:

Jeżeli na układ w stanie równowagi dynamicznej

działa jakiś czynnik zewnętrzny to powoduje on taka

zmianę stanu równowagi, która minimalizuje działanie

tego czynnika.

Ad.a. Wprowadzanie i usuwanie
reagentów

N

2

+ 3H

2

2NH

3

Ad. B. wpływ sprężania i rozprężania czyli zmniejszanie i zwiększanie
objętości mieszaniny reakcyjnej

N

2

+ 3H

2

2NH

3

-Sprężanie (kompresja) czyli wzrasta
ciśnienie, wzrost ciśnienia zostaje
ograniczony gdy reakcja zachodzi w kierunku
zapewniającym tworzenie mniejszej liczby
moli cząsteczek gazów-substratów, czyli
wzrost liczby produktów, reakcja ma przebieg
do przodu

- Rozprężanie (dekompresja)
produkt się rozkłada, czyli
zwiększa się ilość substratów
tzn. reakcja przebiega do tyłu

Ad.c. wpływ
temperatury

Wartość stałej K jest zależna od
temperatury

- Dla reakcji endotermicznej tworzeniu się produktów sprzyja
podwyższenie temperatury

-Dla reakcji egzotermicznej tworzeniu się produktów sprzyja obniżenie
temperatury

2.

Reakcja uwalniania jonów z sieci krystalicznej, zachodzące w trakcie

rozpuszczania związków o budowie jonowej, np.. soli

Np.: NaCl → Na

+

+ Cl

-

Na

3

PO

4

→ 3Na

+

+ PO

4

3-

Elektrolit – substancja ulegająca
dysocjacji

1. Dysocjacja

1.

Reakcje rozpadu na jony pewnej liczby cząsteczek rozpuszczalnika

np. wody (autoprotoliza wody) ,

Prostym przykładem stwierdzenia zachodzącej dysocjacji jest

pomiar przewodnictwa elektrycznego – roztwory wodne elektrolitów

przewodzą prąd elektryczny, ponieważ jony powstałe po rozpadnie

związku poruszają się.

Dysocjacją elektrolityczną
nazywamy :

Równowagi w roztworach wodnych :

1. dysocjacja elektrolityczna :
a) dysocjacja cząsteczek wody - iloczyn jonowy wody,
b) dysocjacja słabych kwasów i zasad

2. Hydroliza jonów soli w wodzie
3. Iloczyn rozpuszczalności dla wodorotlenków i soli trudnorozpuszczalnych w

wodzie

Dysocjacja wody - iloczyn jonowy wody – autoprotoliza wody

Gdzie : H

3

O

+

- kation oksoniowy

H

+

- kation wodoru

OH

-

- anion

wodorotlenkowy

2H

2

O H

3

O

+

+

OH

-





K

c

=

[H

+

]

[OH

-

]

[H

2

O]

W samej wodzie stężenie jest
molowe jest uznane za stałe i
włączone do K

c

K

c

[H

2

O] =

K

w

czyli K

w

= [H

+

]

[OH

-

]

Stężenia jonów [H

+

] i [OH

-

] są sobie równe, w czystej wodzie w

temperaturze 25

o

C zostały wyznaczone doświadczalnie i wynoszą 1,0 10

-7

mol/dm

3

, czyli są bardzo małe co wyjaśnia dlaczego woda jest słabym

przewodnikiem.

K

w

= 1  10

-7

 1 10

-7

=

10

-14





Uproszczony zapis H

2

O H

+

+ OH

-

Jon H

3

O

+

powstał z przyłączenia jonu H

+

do

cząsteczki wody. Występowanie jonów H

3

O

+

w wodzie

zostało dowiedzione, jednak ze względów

tradycyjnych i w celu uproszczenia przyjęto pisać H

+

Gdzie K

w

– to stała autoprotolizy wody czyli

iloczyn jonowy wody

Wartość K

w

czyli iloczynu jonowego wody jest stała zarówno dla wody

jak i dla wszystkich roztworów w których występuje woda.

W czystej wodzie stężenie molowe jonów
wodorowych i wodorotlenkowych są sobie
równe [H

+

] = [OH

-

] = 10

-7

mol/dm

3

Po zlogarytmowaniu zależności K

w

= [H

+

] •

[OH

-

]

10

-14

=10

-7

•

10

-7

otrzymujemy pK

w

= pH + pOH czyli pH +

pOH=14

Jeśli pH= 7 to pOH= 14 – 7= 7
czyli roztwór ma odczyn
obojętny.

Jeśli :