Uvod
Ova neobična slika neka vas motivira za proučavanje ravnoteže u kemijskim reakcijama.
Kada proučite sadržaj ove jedinice DOS-a, više o važnosti ravnotežnih kemijskih reakcija u svakodnevnom životu naći ćete u jedinici Aktivnost za samostalno učenje – Istražite neke ravnotežne reakcije u organizmu.
Le Chatelierovo načelo
Kemijska se ravnoteža može pomicati u korist polazne ali i povratne reakcije. Ako se na sustav u ravnoteži djeluje promjenom vanjskih utjecaja, koncentracije, temperature i tlaka, ravnoteža će se pomicati u smjeru smanjenja tog utjecaja do ponovnog uspostavljanja ravnoteže. Ta je činjenica poznata kao Le Chatelierovo načelo. Na pomak ravnoteže može se utjecati i u mnogim industrijskim reakcijama, a time i povećati iskorištenje produkata.
Kemijska se ravnoteža može pomicati u korist polazne ali i povratne reakcije.
Na sustav u ravnoteži može se djelovati promjenom vanjskih utjecaja,
koncentracije, temperature i tlaka.
Ravnoteža će se tada pomicati u smjeru smanjenja tog utjecaja
do ponovnog uspostavljanja ravnoteže.
Ta je činjenica poznata kao Le Chatelierovo načelo.
Na pomak ravnoteže može se utjecati i u mnogim industrijskim reakcijama.
Time se povećaje iskorištenje produkata.
Kako glasi Le Chatelierovo načelo?
Ako se promijeni jedan od uvjeta pri kojima se sustav nalazi u stanju kemijske ravnoteže, pomak ravnoteže biti će u smjeru one reakcije koja teži da se suprostavi toj promjeni, tj. da se uspostave prethodni uvjeti.
Utjecaj koncentracije na pomak kemijske ravnoteže
Kako se pomiče ravnoteža polazne i povratne reakcije pri povećanju ili smanjenju koncentracije jednog od reaktanata ili produkata reakcije tumači Le Chatelierovo načelo. Pozorno pogledajte videozapis koji prikazuje pomak ravnoteže u vodenoj otopini kobaltova(II) klorida heksahidrata.
Pomak ravnoteže kobaltova(II) klorida heksahidrata
Dodavanjem klorovodične kiseline u ružičastu otopinu [Co(H2O)6]2+(aq), povećava se koncentracija Cl–(aq) iona. Ravnoteža reakcije se pomiče u smjeru nastajanja CoCl42–(aq) i vode. Dodavanjem vode u istu otopinu, ravnoteža se pomiče u smjeru reaktanata i otopina ponovno poprima ružičastu boju.
Jednadžba kemijske reakcije:
[latex][Co(H_2O)_6]^{2+}(aq)\space +\space 4Cl^–\space \rightleftharpoons \space [CoCl_4]^{2-}(aq)\space +\space 6H_2O(l)[/latex]
Kako na pomak kemijske ravnoteže utječe promjena koncentracije reaktanata ili produkata
Riješite interaktivni zadatak te zaključite kako promjena koncentracije bilo reaktanata ili produkata utječe na pomak kemijske ravnoteže.
Iz svega navedenoga može se zaključiti:
S povećanjem koncentracije reaktanata, a smanjenjem koncentracije produkata, ravnoteža se pomiče prema produktima. Sa smanjenjem koncentracije reaktanata, a povećanjem koncentracije produkata, ravnoteža se pomiče prema reaktantima.
Iz svega navedenoga može se zaključiti:
S povećanjem koncentracije reaktanata, a smanjenjem koncentracije produkata,
ravnoteža se pomiče prema produktima.
Sa smanjenjem koncentracije reaktanata, a povećanjem koncentracije produkata,
ravnoteža se pomiče prema reaktantima.
Utjecaj temperature na pomak kemijske ravnoteže
Kako će na pomak ravnoteže u nekom reakcijskom sustavu utjecati promjena temperature ovisi o tome je li reakcija egzotermna ili endotermna.
Dušikov dioksid, NO2, je crvenosmeđi plin. Dušikov tetraoksid, N2O4, je plin bez boje. U zataljenoj ampuli oba plina nalaze se u ravnoteži na sobnoj temperaturi.
[latex]2NO_2\left(g\right)\space \rightleftharpoons \space N_2O_4\left(g\right)[/latex]
Kako će na pomak ravnoteže
u nekom reakcijskom sustavu utjecati promjena temperature?
To ovisi o tome je li reakcija egzotermna ili endotermna.
Dušikov dioksid, NO2, je crvenosmeđi plin.
Dušikov tetraoksid, N2O4, je plin bez boje.
U zataljenoj ampuli oba plina nalaze se u ravnoteži na sobnoj temperaturi.
[latex]2NO_2\left(g\right)\space \rightleftharpoons \space N_2O_4\left(g\right)[/latex]
Pozorno pogledajte videozapis i potom odgovorite na pitanja.
Prema Le Chatelierovom načelu, povećanjem temperature u endotermnim reakcijama ravnoteža se pomiče u smjeru nastajanja produkata, a smanjenjem temperature u smjeru nastajanja reaktanata.
Na temelju sljedećeg interaktivnoga shematskoga prikaza zaključite u kojem se smjeru pomiče ravnoteža povećanjem odnosno smanjenjem temperature kod a) egzotermnih i b) endotermnih reakcija.
Utjecaj tlaka na pomak kemijske ravnoteže
Ako su tvari u reakciji u plinovitom agregacijskom stanju, tlak značajno utječe na položaj ravnoteže. Da biste bolje razumjeli kako promjena tlaka utječe na pomak kemijske ravnoteže prisjetite se osnovnog znanja o plinovima iz fizike. Ovisnost tlaka plina, p, i volumena plina, V, pri konstantnoj temperaturi T, i množini plina, n, opisuje Boyle Mariotteov zakon.
Ako su tvari u reakciji u plinovitom agregacijskom stanju,
tlak značajno utječe na položaj ravnoteže.
Da biste bolje razumjeli kako promjena tlaka utječe na pomak kemijske ravnoteže
prisjetite se osnovnog znanja o plinovima iz fizike.
Ovisnost tlaka plina, p, i volumena plina, V, pri konstantnoj temperaturi T,
i množini plina, n, opisuje Boyle Mariotteov zakon.
[latex]\mathit{p}\space ·\space \mathit{V\space }=\space konst.[/latex]
Volumen plina pri konstantnoj temperaturi i množini plina obrnuto je proprocionalan tlaku. Tlak se u reakcijskoj posudi u kojoj se reakcija zbiva može promijeniti smanjenjem ili povećanjem volumena posude. Smanjenjem volumena povećavaju se parcijalni tlakovi plinova a time i njihove koncentracije. Promjena koncentracije uzrokuje promjenu brzine polazne i povratne reakcije kao i položaj ravnoteže.
Očitanjem vrijednosti tlaka i volumena u reakcijskim posudama, zaključite je li umnožak očitanih vrijednosti potvrđuje Boyle-Mariotteov zakon.
Volumen plina je obrnuto proporcionalan tlaku
pri konstantnoj temperaturi i množini plina.
Tlak se u reakcijskoj posudi u kojoj se reakcija zbiva
može promijeniti smanjenjem ili povećanjem volumena posude.
Smanjenjem volumena povećavaju se parcijalni tlakovi plinova.
Time se povećaju i njihove koncentracije.
Promjena koncentracije uzrokuje
promjenu brzine polazne i povratne reakcije i položaj ravnoteže.
Pozorno pogledajte videozapis i prateću simulaciju te odgovorite na pitanja.
Animacija prikazuje promjenu kemijske ravnoteže u smjesi plinova NO2(g) i N2O4(g).
Utjecaj tlaka na reakcijski sustav u ravnoteži
U tablici je zapis jednadžbe kemijske reakcije i boja navedenih plinova u homogenoj smjesi.
Pomicanjem kursora pratite promjenu boje smjese plinova opisane u jednadžbi kemijske reakcije:
[latex]2NO_2\left(g\right)\space \rightleftharpoons \space N_2O_4\left(g\right) [/latex]
Primijenite Le Chatelirerovo načelo na navedenu reakciju.
Ako se sustavu u ravnoteži promijeni tlak (jedan od uvjeta) pomak ravnoteže bit će u smjeru one reakcije (polazne ili povratne) koja teži da se suprostavi toj promjeni i da se uspostave prethodni uvjeti.
Na temelju sljedećeg interaktivnoga shematskoga prikaza zaključite u kojem smjeru se zbiva pomak ravnoteže u nekom reakcijskom sustavu povišenjem ili sniženjem tlaka.
Utječe li katalizator na pomak kemijske ravnoteže
Katalizatori ne utječu ni na položaj ravnoteže, ni na vrijednost konstante ravnoteže. Katalizatori smanjuju energiju aktivacije, a time ubrzavaju proces uspostavljanja ravnoteže.