Równowaga chemiczna
2.6.1. Pojęcia podstawowe 2.6.2. Prawo działania mas
2.6.3. Związek stałej równowagi z funkcjami termodynamicznymi 2.6.4. Izobara van’t Hoffa
2.6.5. Izoterma van Laara- Plancka 2.6.6. Reguła Le Chatelier-Browna
W zależności od składu mieszaniny reakcyjnej możemy oczekiwać samorzutnego przebiegu reakcji w prawo, w lewo (samorzutnie przebiega reakcja przeciwna) lub pozostawania przez nią w równowadze.
substraty produkty droga reakcji ∆G ∆GSP<0 ∆GPS<0 ∆GPS=0
∆G < 0 proces jest samorzutny
∆G < 0 odwrotny proces jest samorzutny
∆G = 0 żadna zmiana nie jest spontaniczna – układ jest w równowadze
RÓWNOWAGA CHEMICZNA
procesy przebiegają w kierunku wywołującym taką zmianę wartości parametrów układu, która pociąga za sobą zmniejszanie wartości
entalpii swobodnej substraty produkty droga reakcji ∆G ∆GSP<0 ∆GPS<0 ∆GPS=0
Wnioski:
w przypadku osiągnięcia chwilowych wartości parametrów prowadzących do dodatniej wartości entalpii swobodnej proces przestaje przebiegać, a spontaniczny staje się proces odwrotny
jakakolwiek zmiana
któregokolwiek z parametrów układu będącego w stanie
równowadze powoduje taką reakcję układu, aby zniwelować działanie
bodźca i umożliwić powrót do stanu równowagi –
reguła przekory Le Châtelier’a
PRAWO DZIAŁANIA MAS
Powinowactwo chemiczne dla reakcji:
i i i i i i i i i
T
p
RT
a
A
0(
,
)
ln
...
ln
)
,
(
1 22
1
0
T
p
RT
a
a
A
i
i
i
Wprowadzając te oznaczenia o i i i aT
p
T
p
A
K
RT
ln
(
,
)
0(
,
)
rr
a
T
p
RT
a
a
a
K
RT
A
ln
(
,
)
ln
1
2
...
2
1
W stanie równowagi: A=0
r
r
a
T
p
a
a
a
K
(
,
)
1
2
...
2
1
Prawo działania mas Guldberga-Waagego (1867)
Przykład rozpiętości zmian entalpii swobodnej
Wypadek sterowca Hindenberg
H2(g) + 1/2O2(g) = H2O (g) ∆G° = - 228 kJ
Keq = exp(- ∆G ° /RT) = 1.7 x 1038
Lek + Enzym = Kompleks Lek-Enzym
∆ G ° = - RTln(Keq) = - 40 kJ Keq = exp(- ∆G ° /RT = 107
K
RT
G
0
ln
RÓWNOWAGA CHEMICZNA
2 0
ln
T
H
T
K
r p a
2 0ln
T
H
T
K
r p a
dT
T
H
K
d
a 2r 0ln
2
1 2 1 2 0ln
T T r T T adT
T
H
K
d
Równanie izobary (van’t Hoffa)
Van’t Hoff otrzymał jako pierwszy nagrodę Nobla z chemii w 1901.
Postać scałkowana:
RÓWNOWAGA CHEMICZNA
ZALEŻNOŚĆ STAŁEJ RÓWNOWAGI OD TEMPERATURY
RT
V
p
K
r
o
T
a
ln
dP
RT
V
K
d
o r a
ln
2 1 2 1ln
P P o r P P adP
RT
V
K
d
korzystając z równania Gibsa-Helmholtza uzyskuje się analogicznie zależność ciśnieniową:
RÓWNOWAGA CHEMICZNA
IZOTERMA VAN LAARA-PLANCKA
REGUŁA PRZEKORY LE CHATELIERA-BROWNA (1887)
0
ln
0
p a o rT
K
H
0
ln
0
p a o rT
K
H
0
ln
0
T a o rp
K
V
0
ln
0
T a o rp
K
V
HENRI LOUIS LE CHATELIER (1850-1936)Zależność stałej równowagi od temperatury zależy od efektu cieplnego reakcji
Zależność stałej równowagi od ciśnienia zależy od efektu objętościowego reakcji
Co powiesz o energetyce reakcji, którą zademonstrowano obok?
Co powiesz o wpływie ciśnienia na tę reakcję?”