ECHILIBRUL CHIMIC
Notiuni generale
Echilibrul chimic : Un sistem( ansamblu de substante care interactioneaza intre ele) se afla in echilibru daca temperatura este aceeasi in toate punctele sistemului, presiunea este constanta in sistem, iar compozitia sistemului nu variaza in timp.
Reactia reversibila este un proces care se poate desfasura in doua sensuri opuse si care tinde spre starea de echilibru intre reactanti si produsii de reactie. Starea de echilibru se realizeaza cu viteza mai mar 656g66g e sau mai mica, in functie de natura chimica si concentratia substantelor, de temperatura, presiune si prezenta catalizatorilor.
Reactiile reversibile sunt reactii partiale; la echilibru chimic al reactiei anumite cantitati de reactanti se afla in interactiune cu anumite cantitati de produsi.
Exemplu: reactia dintre alcoolul etilic si acidul acetic
CH3CH2-OH + CH3-COOH CH3-CO-O-CH2-CH3 + H2O
Reactia ireversibila este un proces chimic care se desfasoara intr-un singur sens pana la epuizarea reactantilor, cand reactia devine totala.
Exemplu: reactia de descompunere termica a cloratului de potasiu
2KClO3 2KCl + 3O2
Starea de echilibru chimic se stabileste in conformitate cu legea actiunii maselor, care exprima conditia de echilibru dintre reactanti si produsii de reactie, printr-un numar, numit constanta de echilibru chimic.
Legea actiunii maselor : la temperatura si presiune constanta, starea de echilibru a unei reactii reversibile depinde de concentratia tuturor substantelor care participa la reactie, si o schimbare a concentratiei substantelor determina o deplasare a echilibrului chimic.
Pentru reactia generala reversibila: aA + bB cC + dD
Legea actiunii maselor este data de raportul :
Kc = C c D d A a B b
A B = concentratiile reactantilor
C D = concentratiile produsilor
a, b, c, d = coeficientii stoechiometrici
Kc = constanta de echilibru
Legea actiunii maselor se enunta astfel: la temperatura si presiune constante, raportul dintre produsul concentratiile produsilor de reactie si produsul concentratiilor reactantilor, ridicate la puteri egale cu coeficientii lor stoechiometrici, este constant si se numeste constanta de echilibru chimic.
Legae actiunii maselor poate fi demonstrata pe cale cinetica, in functie de vitezele celor doua reactii opuse, astfel:
- plecand de la ecuatia generala: aA + bB cC +dD
- viteza directa : v1 = K1 A a B b
viteza indirecta: v2 K2 C c D d
la echilibru cele doua viteze sunt egale v1= v2 ;
K1 A a B b K2 C c D d
De unde K1 K2 = C c D d A a B b
De aici rezulta ca raportul constantelor de viteza ale celor doua reactii opuse, la temperatura constanta , este o marime constanta si egala cu constanta de echilibru chimic a reactiei reversibile respective.
In cazul in care reactantii si produsii de reactie sunt in stare gazoasa, legea actiunii maselor se reprezinta in functie de presiunile partiale ale gazelor respective. Inlocuind concentratia substantelor prin presiunile partiale ale gazelor respective, legea actiunii maselor se poate exprima astfel:
Kp = pc pd / pa pb
2. Factorii care influenteaza echilibrul chimic
Echilibrul chimic al unei reactii este determinat de trei factori si anume: concentratia substantelor participante la reactie din solutie, presiunea substantelor in stare gazoasa si temperatura mediului de reactie.
Daca se modifica cel putin unul din acesti parametri, echilibrul chimic se modifica pentru un moment oarecare si se restabileste intr-o stare deplasata fata de starea initiala, fara a se modifica constanta de echilibru. Actiunea acestor factori si reactia echilibrului chimic fata de acesti factori se realizeaza in conformitate cu Principiul lui Le Chatelier, care se enunta astfel: cand se modifica unul dintre factorii de care depinde echilibrul chimic, acesta se va deplasa in sensul anularii acestei modificari.
a) in cazul modificarii concentratiei unei substante:
la cresterea concentratiei unei substante, echilibrul se deplaseaza in sensul reactiei in care se consuma acea substanta si invers
b) in cazul modificarii temperaturii:
la cresterea temperaturii, echilibrul chimic se va deplasa in sensul reactiei endoterme, cu consum de caldura, si invers la scaderea temperaturii echilibrul se va deplasa in sensul reactiei exoterme.
c) In cazul modificarii presiunii
la cresterea presiunii, echilibrul chimic se va deplasa in sensul reactiei cu micsorare de volum( cresterea presiunii intr-un piston determina scaderea volumului), iar la scaderea presiunii echilibrul se deplaseaza in sensul reactiei care are loc cu marire de volum.
Cunoasterea factorilor care modifica echilibrul chimic este importanta deoarece se pot alege conditiile optime de obtinere a unui produs.
Teste de autoevaluare
1. Scrieti reactia de sinteza a amoniacului si stabiliti conditiile optime de obtinere a acestuia, stiind ca reactia decurge in faza gazoasa.
2. Daca echilibrul unei reactii chimice a fost deplasat catre formarea compusilor rezultati prin reactia exoterma, cum a variat temperatura
3. Conform principiului lui Le Chatelier, cum trebuie sa varieze volumul pentru a deplasa echilibrul spre dreapta intr-o reactie de tipul:
aA + bB cC + dD
daca a + b > c + d
|
