Równowagi chemiczne

Stała równowagi
- prawo działania mas Guldberga i Waagego

nA +mB = qC + rD

m

n

r

q

c

K

B]

[

A]

[

D]

[

C]

[







Substancje reagują tak długo, dopóki stosunek iloczynu stężeń

produktów do iloczynu stężeń substratów nie osiągnie pewnej

stałej wartości, charakterystycznej dla danej reakcji i dla temperatury

Reakcje odwracalne

kcal

9.64

H

CO

O

H

CO

2

2

2









2

2

2

H

obj.

1

CO

obj.

1

O

H

obj.

1

CO

obj.

1







kcal

9.64

O

H

CO

H

CO

2

2

2









T = 830

0

C

2

2

2

H

CO

O

H

CO







Wszystkie reakcje chemiczne należy uznać za odwracalne, lecz stopień

przebiegu reakcji odwrotnej jest dla różnych reakcji różny.

Jeżeli przebieg reakcji odwrotnej trudno jest stwierdzić, to przyjmuje się,

że dana reakcja jest nieodwracalna, czyli że przebiega praktycznie

jednokierunkowo.

Reakcje nieodwracalne

Cu

FeSO

CuSO

Fe

4

4







Prawo Daltona

p = p

1

+ p

2

+ ........

Ciśnienie wywierane przez mieszaninę gazów nie reagujących

ze sobą jest równe sumie ciśnień jakie wywierałby każdy z gazów

wchodzących w skład mieszaniny, gdyby sam został umieszczony

w całej objętości zajmowanej przez mieszaninę.

Równanie stanu gazu doskonałego:

T

R

c

p

T

R

n

V

p















T

R

p

p

p

p

K

m

B

n

A

r

D

q

C

c











m

B

n

A

r

D

q

C

c

p

p

p

p

p

T

R

K

K













Kinetyczne uzasadnienie prawa działania mas

2HJ

J

H

2

2





W stanie równowagi dynamicznej:



HJ

= 

H

2

+J

2

2

2

J

H

1

HJ

c

c

k









2

HJ

2

J

H

2

2

c

k 







c

K

c

c

c

k

k







2

2

J

H

2

HJ

2

1

Dysocjacja elektrolityczna

Samorzutny rozpad cząsteczek na jony pod wpływem

rozpuszczalnika (woda, ciekły amoniak)

Stopień dysocjacji

0

n

n





cząstek

liczba

pierwotna

nych

zdysocjowa

cząstek

liczba



 = 1 - elektrolity mocne

Stała dysocjacji

[AB]

]

B

[

]

A

[

B

A

AB

-

-













AB

K

K

T

K

COOH

CH

298

10

7

.

1

COOH]

[CH

]

COO

CH

[

]

H

[

COO

CH

H

COOH

CH

5

3

-

3

-

3

3

3





















Stała dysocjacji

B]

[A

]

AB

[

]

A

[

AB

A

B

A

2

-

1

-

2













K

7

3

2

-

3

1

-

3

3

2

10

3

]

CO

[H

]

HCO

[

]

H

[

HCO

H

CO

H



















K

]

[AB

]

B

[

]

A

[

B

A

AB

-

-

2

-

-













K

10

-

3

-2

3

2

2

-

3

-

3

10

1

]

[HCO

]

CO

[

]

H

[

CO

H

HCO



















K

Położenie równowagi chemicznej zależy nie tylko od rodzaju

reakcji chemicznej, lecz także od stężeń składników

reagujących.

Przykład:

Mieszanina kwasu solnego i kwasu octowego o stężeniach, kolejno
0.05 i 0.1 mol/dm

3

COOH]

CH

[

]

COOH

[

]

H

[

H

COO

CH

COOH

CH

Cl

H

HCl

3

-

COOH

CH

-

3

3

-

3



















K

)

1

,

0

(

)

05

,

0

(

10

7

.

1

COOH]

[CH

]

COO

CH

[

]

H

[

5

3

-

3

3

x

x

x

K

COOH

CH





















)

1

,

0

(

10

7

.

1

COOH]

[CH

]

COO

CH

[

]

H

[

2

5

3

-

3

3

x

x

K

COOH

CH

















Dla porównania liczba moli zdysocjowanego samego
kwasu octowego
wynosi:

W formie uproszczonej:

3

5

mol/dm

0013

,

0

1

,

0

10

7

,

1











x

W formie uproszczonej:

3

5

mol/dm

000034

,

0

05

,

0

1

,

0

10

7

,

1











x

Przykład zależności stałej dysocjacji od stopnia dysocjacji:

COOH]

[CH

]

COO

CH

[

]

H

[

3

-

3

3







COOH

CH

K

)

(

COOH]

[CH

]

COO

CH

[

]

H

[

0

2

3

-

3

3

x

c

x

K

COOH

CH





































1

)

(

)

(

2

0

0

0

2

0

0

2

3

c

c

c

c

x

c

x

K

COOH

CH

Iloczyn jonowy wody:

O]

[H

]

OH

[

]

H

[

2

-

2







O

H

K

10

1

O]

H

[

]

OH

[

]

H

[

14

2

-

2

2

















O

H

O

H

k

K

Iloczyn rozpuszczalności

st.

-

-

[AB]

]

B

[

]

A

[

B

A

AB













AB

K

]

B

[

]

[A

[AB]

-

st.











AB

AB

K

L

Iloczyn rozpuszczalności jest to wartość iloczynu jonowego

całkowicie zdysocjowanego elektrolitu będącego w równowadze

z formą niezdysocjowaną.

]

B

[

]

[A

B

A

B

A

-

-

m

n

n

m

B

A

n

m

m

n

m

n

L

m

n













Związek

L

AgCl

10

-10

AgBr

2 ·10

-13

AgJ

2,5 ·10

-16

CaSO

4

2,2 ·10

-4

AgS

2

5,6 ·10

-51

Przykład

Jak wpłynie 0,1 molowy roztwór kwasu solnego na liczbę jonów
srebra obecnych w roztworze w stanie równowagi.

]

Cl

[

]

[Ag

Cl

Ag

AgCl

-

-













AgCl

L

3

5

-10

mol/dm

10

]

[Ag

10











AgCl

L

]

Cl

[

]

[Ag

x

gdzie

,

x

x)

(0,1

10

-

-10















AgCl

L

mol/dm

10

1

,

0

10

]

[Ag

3

9

-

-10





