2010-01-22

1

CHEMIA IX

Równowaga chemiczna

Reakcje odwracalne

aA + bB   cC + dD

wszystkie reakcje chemiczne sa odwracalne 

tzn. 

z substratów tworzą się produkty, a 

jednocześnie produkty reakcji ulegaja 

rozkładowi na substraty

Premiana substratów v

1

= k

1

• c

A

a

• c

B

b

Premiana produktów v

2

= k

2

• c

E

e

• c

D

d

2010-01-22

2

Gdy temperatura T reagującego 

układu jest stała w czasie procesu

zmiany szybkości reakcji v

1

i v

2

spowodowane są 

jedynie 

zmianami stężeń reagujących substancji.

Po pewnym czasie trwania reakcji ustali się stan 

równowagi chemicznej, w którym szybkości reakcji 

w obu kierunkach będą równe.

• v

1

= k

1

• c

A

a

• c

B

b

= k

2

• c

E

e

• c

D

d

• Po przekształceniu równania otrzymamy.

• k

1

/k

2

= c

E

e

• c

D

d

/c

A

a

• c

B

b

= K

c

• Iloraz dwóch stałych szybkości reakcji k

1

i k

2

jest w 

danej temperaturze stały.

Stała równowagi reakcji

• Stała K

c

w równaniu nazywa się stałą 

równowagi chemicznej, odniesioną do stężeń 

molowych reagentów

• K

c

= k

1

/k

2

Zmiana stężenia produktów i substratów reakcji

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

2

4

6

8

10

czas 

st

ęż

eni

e

produkty
substraty

2010-01-22

3

Prawo działania mas Guldberga-Waagego

• W stanie równowagi chemicznej, w stałej temperaturze,

stosunek iloczynu stężeń molowych produktów do
iloczynu stężeń molowych substratów, podniesionych
do

odpowiednich

potęg

odpowiadających

współczynnikom

stechiometrycznym

reagujących

substancji, jest wielkością stałą, charakterystyczną dla
reakcji i określonej temperatury.

•

Duża wartość stałej równowagi K świadczy o tym, że w
stanie równowagi w danym układzie jest znaczne więcej

produktów niż substratów, czyli reakcja przebiega z

dużą

wydajnością

produktów.

Równowaga chemiczna

• w odróżnieniu od statycznego charakteru 

równowagi mechanicznej, jest równowagą 
dynamiczną – tyle, ile powstaje w 
jednostce czasu produktów, tyle samo 
produktów, w tym samym czasie 
przekształca się w substraty

2010-01-22

4

Stała równowagi K

c

N

ie zależy od 

• stężenia wyjściowego substratów
• ani od zastosowania katalizatora
Zależy od 
-

rodzaju reagujących substancji 

- temperatury.

Przykład

CaCO

3

+ 2HCl 

CaCl

2 

+ H

2

O + CO

2

K

c

= C

CaCl2

xC

H2O

/C

CaCO3 

x C

HCl

Stała stężeniowa

3H

2

+ N

2

= 2 NH

3

K

p

= p

2

NH3

/ p

N2

• p

3

H2

Stała ciśnieniowa

2010-01-22

5

Reguła przekory Le Chateliera-

Brauna.

Jeżeli na układ w stanie równowagi działa jakiś

czynnik zewnętrzny, to w układzie zajdą takie
zmiany, które będą dążyły do zniesienia
wpływu tego czynnika.

Zmiany zmniejszające skutki działania bodźca

zewnętrznego doprowadzą w efekcie do
ponownego ustalenia się stanu równowagi.

Wprowadzenie pewnej ilości 

reagenta

• Jeżeli do układu w stanie równowagi 

dodatkowo wprowadzimy pewną ilość 
reagentu (substratu lub produktu) to stan 
równowagi przesunie się w kierunku 
zmniejszenia jego wartości w układzie. 
Podobnie, jeżeli z układu usuniemy pewną 
ilość jednego składnika, to zajdą przemiany, 
które zmniejszą jego ubytek.

2010-01-22

6

Wpływ temperatury

• Jeżeli czynnikiem naruszającym równowagę 

chemiczną jest zmiana temperatury, to w zależności 

od efektu cieplnego danej reakcji należy oczekiwać 

dwojakiego rodzaju skutków.

• Podwyższenie temperatury w układzie przesunie stan 

równowagi na korzyść reakcji endotermicznej, 

której towarzyszy pochłanianie ciepła,

• obniżenie temperatury układu przesunie równowagę 

w kierunku reakcji egzotermicznej, której towarzyszy 

wydzielanie ciepła

.

Należy jednak podkreślić, że podwyższenie 

temperatury zawsze wywiera korzystny wpływ na 

szybkość reakcji, a więc i na szybkość ustalania się 

równowagi, co nie jest sprzeczne z regułą przekory.

Wpływ ciśnienia

• Zmiany ciśnienia wpływają na położenie 

stanu równowagi dla reakcji chemicznych 
przebiegających w 

fazie gazowej -

następuje zmiana objętości.

2010-01-22

7

Wpływ dodatku gazu obojętnego 

na położenie stanu równowagi

• Wprowadzenie do środowiska reakcji, przebiegającej 

w fazie gazowej, dodatkowego obojętnego gazu, 
przyczynia się do "rozcieńczenia" reagentów. W 
wyniku rozcieńczenia maleją ciśnienia cząstkowe.
Dlatego dodanie gazu obojętnego wywiera taki sam 
wpływ na położenie równowagi, jak obniżenie 
ciśnienia ogólnego. 

• korzystny dla reakcji rozkładu
• niekorzystny dla reakcji syntezy.

reakcja syntezy-

z kilku substaratów 

powstaje jeden produkt

• N

2(g)

+ 3H

2(g)

<=> 2NH

3(g)

• p,T = const, V

p

< V

s

• - przemiana substratów w produkty powoduje 

zmniejszenie sumarycznej ilości reagentów. 
• Jeżeli zakłócimy stan równowagi układu 

zwiększając ciśnienie, to nastąpi przemiana 

dodatkowej ilości substratów w produkty, w 

wyniku czego zmniejszy się sumaryczna 

ilość reagentów w układzie, a tym samym 

ciśnienie.

2010-01-22

8

z jednego substratu powstaje 

kilka produktów

• CH

3

-CH

2

-CH

3(g)

<=> CH

2

=CH-CH

3(g)

+ H

2(g)

• Efekt wzrostu ciśnienia jest odwrotny niż w 

reakcji I typu -

stan równowagi zostaje 

przesuni

ęty na korzyść substratów.

nie następuje zmiana objętości

• CO

(g)

+ H

2

O

(g)

<=> CO

2(g)

+ H

2(g)

• Zmiany ciśnienia nie wywierają żadnego 

wpływu na położenie stanu równowagi.

• Dla roztworów ciekłych - umiarkowane 

zmiany ciśnienia nie wpływają na położenie 
stanu równowagi reakcji.