Tasapainon siirtäminen
Kemiallista tasapainoa voidaan siirtää muuttamalla lämpötilaa, painetta tai konsentraatiota.
Le Chatelierin periaate: Kun tasapainossa olevaan systeemiin kohdistetaan jokin ulkoinen häiriö / pakote, systeemissä tapahtuu reaktio (muutos), joka vähentää häiriön vaikutusta.
Tarkastellaan kemiallista tasapainoa
[[$A+B\ \xrightleftharpoons[]{}\ C+D{,}\ jossa\ K=\frac{\left[C\right]\left[D\right]}{\left[A\right]\left[B\right]}$]]
Jos A:n tai B:n konsentraatiot kasvavat (reaktioseokseen lisätään lähtöaineita A ja/tai B), siirtyy reaktion tasapaino vasemmalta oikealle eli [C] ja [D] lisääntyvät.
Jos vastaavasti systeemiin lisätään tuotteita C ja/tai D niin tasapaino siirtyy lähtöaineiden suuntaan eli [A] ja [B] lisääntyvät.
Paine vaikuttaa reaktion tasapainoon, jos
tarkastellaan esimerkkinä tasapainoa
[[$2\ SO_2\ \left(g\right)+O_2\left(g\right)\ \ \xrightleftharpoons[]{}\ 2\ SO_3\ \left(g\right)$]]
Nyt lähtöaineiden puolella on 3 mol kaasuja ja tuotteiden puolella 2 mol kaasuja.
Merkitään lähtöaineiden ainemääriä a ja b sekä tuotteen ainemäärää d
[[$\begin{array}{l|l} &2SO_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\xrightleftharpoons[]{}2SO_3\left(g\right)\\ \hline konsentraatio&\ \ \frac{a}{V}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{b}{V}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{d}{V} \end{array}$]]
[[$K=\frac{\left[SO_3\right]^2}{\left[SO_2\right]^2\left[O_2\right]}=\frac{\frac{d^2}{V^{^2}}}{\frac{a^2}{V^2}\cdot\frac{b}{V}}=\frac{d^2V}{a^2b}$]]
Jos tilavuutta pienennetään, paine kasvaa ⇒ d kasvaa sekä a ja b pienenevät eli tasapaino siirtyy oikealle tuotteiden suuntaan.
Tasapainossa olevassa kaasusysteemissä paineen kasvu aiheuttaa reaktio siirtymisen siihen suuntaan, jossa kaasujen kokonaisainemäärä on pienempi.
Reaktion tasapainovakiolla K on tietty vakioarvo eri lämpötiloille, joten muuttamalla lämpötilaa K muuttuu.
Lämpötilan nosto aiheuttaa tasapainossa olevaan systeemiin muutoksen, joka sitoo lämpöenergiaa eli tapahtuu endoterminen reaktio.
Katalyytillä ei ole vaikutusta tasapainovakion arvoon. Se nopeuttaa vain reaktion tasapainovakion saavuttamista.
Le Chatelierin periaate: Kun tasapainossa olevaan systeemiin kohdistetaan jokin ulkoinen häiriö / pakote, systeemissä tapahtuu reaktio (muutos), joka vähentää häiriön vaikutusta.
1. Konsentraation vaikutus
Tarkastellaan kemiallista tasapainoa
[[$A+B\ \xrightleftharpoons[]{}\ C+D{,}\ jossa\ K=\frac{\left[C\right]\left[D\right]}{\left[A\right]\left[B\right]}$]]
Jos A:n tai B:n konsentraatiot kasvavat (reaktioseokseen lisätään lähtöaineita A ja/tai B), siirtyy reaktion tasapaino vasemmalta oikealle eli [C] ja [D] lisääntyvät.
Jos vastaavasti systeemiin lisätään tuotteita C ja/tai D niin tasapaino siirtyy lähtöaineiden suuntaan eli [A] ja [B] lisääntyvät.
2. Paineen vaikutus
Paine vaikuttaa reaktion tasapainoon, jos
- reaktioon ottaa osaa kaasuja ja
- lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden puolella on eri ainemäärät kaasumooleja.
tarkastellaan esimerkkinä tasapainoa
[[$2\ SO_2\ \left(g\right)+O_2\left(g\right)\ \ \xrightleftharpoons[]{}\ 2\ SO_3\ \left(g\right)$]]
Nyt lähtöaineiden puolella on 3 mol kaasuja ja tuotteiden puolella 2 mol kaasuja.
Merkitään lähtöaineiden ainemääriä a ja b sekä tuotteen ainemäärää d
[[$\begin{array}{l|l} &2SO_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\xrightleftharpoons[]{}2SO_3\left(g\right)\\ \hline konsentraatio&\ \ \frac{a}{V}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{b}{V}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{d}{V} \end{array}$]]
[[$K=\frac{\left[SO_3\right]^2}{\left[SO_2\right]^2\left[O_2\right]}=\frac{\frac{d^2}{V^{^2}}}{\frac{a^2}{V^2}\cdot\frac{b}{V}}=\frac{d^2V}{a^2b}$]]
Jos tilavuutta pienennetään, paine kasvaa ⇒ d kasvaa sekä a ja b pienenevät eli tasapaino siirtyy oikealle tuotteiden suuntaan.
Tasapainossa olevassa kaasusysteemissä paineen kasvu aiheuttaa reaktio siirtymisen siihen suuntaan, jossa kaasujen kokonaisainemäärä on pienempi.
3. Lämpötilan vaikutus
Reaktion tasapainovakiolla K on tietty vakioarvo eri lämpötiloille, joten muuttamalla lämpötilaa K muuttuu.
Lämpötilan nosto aiheuttaa tasapainossa olevaan systeemiin muutoksen, joka sitoo lämpöenergiaa eli tapahtuu endoterminen reaktio.
- Lämpötilan nousu siirtää reaktion tasapainoa endotermisen reaktion suuntaan.
- Lämpotilan lasku taas siirtää tasapainoa eksotermiseen suuntaan
Katalyytillä ei ole vaikutusta tasapainovakion arvoon. Se nopeuttaa vain reaktion tasapainovakion saavuttamista.
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.