In diesem Artikel sollten wir etwas über das chemische Gleichgewicht jeder Reaktion lernen, und das Prinzip von Le Chatelier ist das chemische Gleichgewicht ein System.
Manchmal verliefen nicht alle Reaktionen vollständig, wenn die geeigneten Bedingungen auf sie angewendet wurden. Nach einiger Zeit wird die Reaktion gestoppt, indem eine gewisse Menge Reaktant zurückbleibt. Tatsächlich gehen sie bis zu einem gewissen Grad und hören dann auf, weil sie in diesem Stadium, in dem sie aufhören, bereits einen Gleichgewichtszustand erreicht haben. Wenn also Bedingungen angewendet werden, ändert sich die Reaktion nicht und sie gehen nicht vorwärts oder rückwärts, dann müssen wir die verschiedenen experimentellen Bedingungen anwenden.
Die Reaktionsgeschwindigkeit für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung ist im Gleichgewichtszustand gleich. Die Natur des Gleichgewichts ist dynamisch. Für ein chemisches Gleichgewicht sind folgende Punkte zu beachten: chemisches Gleichgewicht eines Systems.
- Das Gleichgewicht ist dynamisch
- Gleichgewicht kann aus beiden Richtungen erreicht werden.
1. Was ist chemisches Gleichgewicht?
Betrachten wir eine reversible Reaktion, die in einem geschlossenen Gefäß bei konstanter Temperatur auftritt;
Die Geschwindigkeit dieser chemischen Reaktion bei konstanter Temperatur hängt nur von der relativen Menge oder Konzentration der Reaktanten ab. Eine Erhöhung der Konzentration erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit, während eine Verringerung der Konzentration die Reaktionsgeschwindigkeit verringert.
Am Anfang enthält das Reaktionssystem weder C noch D, sondern A und B. Die Reaktion läuft also nur in Vorwärtsrichtung ab. In dieser Situation ist die Konzentration der Reaktanten hoch, sodass die Reaktionsgeschwindigkeit im chemischen Gleichgewicht eines Systems maximal wird.
Sobald sich C und D in der Vorwärtsreaktion zu bilden beginnen, interagieren sie miteinander, um wieder A und B zu produzieren. Zu Beginn der Reaktion ist die Konzentration von C und D sehr, sehr gering, daher ist die Geschwindigkeit der Rückreaktion in diesem Moment auch vernachlässigbar, wenn sich ein System im chemischen Gleichgewicht befindet.
Mit zunehmender Konzentration von C und D nimmt aber auch die Geschwindigkeit der Rückreaktion zu. Andererseits nimmt mit dem Anstieg der Konzentration von C und D die Konzentration von A und B allmählich ab. Dadurch nimmt die Vorwärtsreaktionsrate zunehmend ab. Wenn nach dem Durchlaufen dieses Prozesses ein Moment kommt, in dem die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion und der Rückwärtsreaktion im Gleichgewichtszustand gleich wird, ist das chemische Gleichgewicht ein System.
Der Gleichgewichtszustand liegt bei jeder Reaktion nur dann vor, wenn die Geschwindigkeit der Hinreaktion und die Geschwindigkeit der Rückreaktion gleich sind. In diesem Zustand erreicht die Reaktion keinen Zustand der totalen Stagnation. Sowohl die Hin- als auch die Rückreaktion laufen gleichzeitig mit der gleichen Reaktionsgeschwindigkeit für eine bestimmte Reaktion ab.
Als Gleichgewicht wird die Konzentration der verschiedenen im Reaktionssystem vorhandenen Bestandteile bezeichnet Gleichgewichtskonzentration und die ganze Mischung ist als bekannt Gleichgewichtsmischung. Wenn die Bedingungen (dh Temperatur, Druck usw.) der Reaktion konstant gehalten werden, ändern sich die relativen Mengen der verschiedenen Bestandteile, die in dem Reaktionssystem vorhanden sind, nicht mit der Zeit im chemischen Gleichgewicht eines Systems.
Definition von chemisches Gleichgewicht
Bei einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Druck werden bei jeder reversiblen chemischen Reaktion die Geschwindigkeit der Hinreaktion und die Geschwindigkeit der Rückreaktion gleich der Rückreaktion, und die relative Menge der verschiedenen im Reaktionssystem vorhandenen Bestandteile ändert sich nicht mit der Zeit , dann nennt man diesen bestimmten Zustand den Zustand des chemischen Gleichgewichts dieser bestimmten Reaktion ist chemisches Gleichgewicht ein System.
Wenn das Reaktionssystem nach der Herstellung des Gleichgewichts einer reversiblen chemischen Reaktion für eine unbestimmte Zeit bei konstanter Temperatur und konstantem Druck stehen gelassen wird, bleibt die relative Menge der Reaktanten und der Produkte unverändert, was ein chemisches Gleichgewichtssystem ist.
Diese Beobachtung führt zu dem Eindruck, dass die Reaktion im chemischen Gleichgewicht eines Systems vollständig zum Stillstand kommt.
Aber es wurde experimentell bewiesen, dass die Reaktion nicht aufgehört hat, sondern sowohl die Hin- als auch die Rückreaktion gleichzeitig mit der gleichen Geschwindigkeit ablaufen.
Deshalb chemisches Gleichgewicht wird als bezeichnet dynamisch Gleichgewicht.
2. Warum ist das chemische Gleichgewicht ein System?
Bevor wir beginnen, warum ein chemisches Gleichgewicht existiert, sollten wir den Faktor diskutieren, der das chemische Gleichgewicht beeinflusst.
Beständigkeit des chemischen Gleichgewichts
Es gibt keine Änderung in seinem Gleichgewicht, wenn die physikalischen und chemischen Bedingungen dieser Reaktion unverändert bleiben, dh das Gleichgewicht ist durch Konstanz in der Konzentration der Reaktanten und auch der Produkte gekennzeichnet. Aber die Änderung der Bedingung der Reaktion kann den Gleichgewichtszustand ändern, ist ein chemisches Gleichgewichtssystem.
Dynamische Natur des Gleichgewichts
Auch nach Erreichen des Gleichgewichts die chemischen Reaktionen hören nicht auf. Bei gleicher oder gleicher Geschwindigkeit laufen die Hin- und die Rückreaktion gleichzeitig ab.
Wenn die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion und die Geschwindigkeit der Rückwärtsreaktion in einer reversiblen chemischen Reaktion gleich werden, erreicht die Reaktion nur dann das Gleichgewicht oder in diesem Moment können wir sagen, dass die Reaktion in ihrem Gleichgewichtszustand existiert Wenn also im Gleichgewicht eine der Vorwärts- und Rückwärtsreaktionen zu 100 % vollständig wird, verliert das Gleichgewicht selbst seine Existenz. Damit das Gleichgewicht bestehen kann, müssen die Reaktionen beider Richtungen unvollständig sein, wenn das chemische Gleichgewicht ein System ist.
Annäherung an das Gleichgewicht aus beiden Richtungen
Wenn eine reversible chemische Reaktion unter bestimmten Bedingungen gestartet wird, entweder mit den Reaktanten oder Produkten dieser Reaktion, wird das gleiche Gleichgewicht erreicht, dh es spielt keine Rolle, ob die Ausgangsmaterialien die Reaktanten oder die Produkte sind, vorausgesetzt, dass die Ausgangsmaterialien die Reaktanten oder die Produkte sind experimentelle Bedingungen in beiden Fällen identisch sind, ist chemisches Gleichgewicht ein System.
Ein Katalysator kann den Gleichgewichtszustand nicht verändern
Der Gleichgewichtszustand, der bei jeder reversiblen chemischen Reaktion mit oder ohne Katalysator erreicht wird, ist immer derselbe, vorausgesetzt, die Bedingungen während der Reaktionen sind identisch. Mit anderen Worten, die relative Menge des Reaktanten und des Produkts bleibt gleich, unabhängig davon, ob ein Katalysator verwendet wird oder nicht, was ein chemisches Gleichgewichtssystem ist.
Katalysatoren können die Reaktionsgeschwindigkeit nur beschleunigen, aber das Gleichgewicht aufrechterhalten.
3. Wann befindet sich ein System im chemischen Gleichgewicht?
Wenn bei jeder Reaktion die Konzentration der Reaktanten und die Konzentration der Produkte durch Anwendung von Temperatur oder Druck oder sogar Konzentration gleich sind, befindet sich das System im Gleichgewicht.
Es gibt zwei Systeme, in denen ein chemisches Gleichgewicht auftritt
Homogenes Gleichgewicht
Das Gleichgewicht jeder chemischen Reaktion, bei der sich alle Substanzen, sowohl Reaktanten als auch Produkte, in derselben Phase oder demselben physikalischen Zustand befinden, wird als bezeichnet homogenes Gleichgewicht.
N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(G)
Heterogenes Gleichgewicht
Das Gleichgewicht jeder chemischen Reaktion, bei der sich die Reaktanten und Produkte in unterschiedlichen Phasen oder unterschiedlichen physikalischen Zuständen befinden, wird als bekannt heterogenes Gleichgewicht.
Dieb3(s) = CaO(s) + CO2(G)
4. Ist das chemische Gleichgewicht ein geschlossenes System?
In einer geschlossenes System, erreicht jede reversible Reaktion einen Gleichgewichtszustand. Tatsächlich handelt es sich in einem geschlossenen Gefäß um ein chemisches Gleichgewicht, in dem ein System auftritt.
Eine reversible Reaktion ist bekannt, wenn die Produkte durch die Wechselwirkung zwischen den Reaktanten erhalten werden, miteinander reagieren, um die Reaktanten zu bilden, und sich ein Gleichgewicht zwischen den Reaktanten und den Produkten unter den Reaktionsbedingungen einstellt.
In einem geschlossenen Gefäß thermische Zersetzung von NH4Cl ist eine reversible Reaktion ist ein chemisches Gleichgewichtssystem.
Wenn NH4Cl in einem geschlossenen Gefäß auf 350 erhitzt wird0C zersetzt es sich thermisch unter Bildung von NH3- und HCl-Gasen. Aber auch nach längerer Zeit wird beobachtet, dass neben NH3- und HCl-Gasen unzersetzter NH4Cl-Dampf im Behälter verbleibt. Dies beweist, dass die Zerlegung von NH4Cl-Dampf durch die Anwendung von Wärme wird nie vollständig ist chemisches Gleichgewicht ein System.
In einem anderen geschlossenen Gefäß wird eine äquimolare Mischung aus NH3- und HCl-Gasen auf 350 erhitzt0C für einen längeren Zeitraum, und das Gefäß enthält NH4Cl-Dampf zusammen mit NH3- und HCl-Gasen. Das ist die Reaktion zwischen NH3 und HCl-Gase in einem geschlossenen Gefäß werden nie vollständig ist chemisches Gleichgewicht ein System.
Daraus kann geschlossen werden, dass sich NH4Cl-Dampf beim Erhitzen zersetzt, um gasförmiges NH3 und HCl zu erzeugen, die unter den gegebenen Reaktionsbedingungen wieder teilweise miteinander reagieren, um NH4Cl-Gas zu bilden. Mit anderen Worten, die thermische Zersetzung von NH4Cl-Dampf ist eine reversible Reaktion.
Eigenschaften einer reversiblen Reaktion
Das wichtigste und einzige Merkmal einer reversiblen Reaktion ist, dass die Hin- und Rückreaktion gleichzeitig ablaufen. Bei der Vorwärtsreaktion reagieren Reaktanten miteinander, um die Produkte zu ergeben, während die Produkte miteinander interagieren, um die Reaktanten in der Rückreaktion zu erzeugen, ist ein chemisches Gleichgewichtssystem.
Aufgrund der Unvollständigkeit einer reversiblen Reaktion erschöpfen sich die Reaktanten bei solchen Reaktionen nie.
Bei solchen Reaktionen ein Gleichgewichtszustand liegt nur dann vor, wenn die Geschwindigkeit der Hinreaktion und die Geschwindigkeit der Rückreaktion in dieser bestimmten Reaktion gleich werden und keine Veränderung auftritt.
Für die reversible Reaktion gilt Im Gleichgewichtszustand ist die Änderung der freien Energie von Gibbs Null.
5. Kann in einem offenen System ein chemisches Gleichgewicht auftreten?
Um zu zeigen, ob eine Reaktion im offenen System im chemischen Gleichgewicht bleibt, betrachten wir die Reaktion. Die meisten Reaktionen sind irreversibel, wenn sie in offenen Behältern durchgeführt werden, aber wenn die gleichen Reaktionen in geschlossenen Behältern durchgeführt werden, scheinen sie reversible Reaktionen zu sein.
Bei festem CaCO3 wird in einem offenen Behälter erhitzt
Wenn das Erhitzen in einem exponierten Zustand durchgeführt wird, wird CO2 Gas entweicht aus dem Behälter in die Luft und als Rückstand bleibt nur festes CaO. In diesem Fall ist der Reaktionspartner vollständig erschöpft. Die Reaktion wird also als irreversible Reaktion betrachtet, und es wird kein chemisches Gleichgewicht beobachtet, da das chemische Gleichgewicht ein System ist.
Es besteht also kein Gleichgewicht in der Konzentration von Produkten, daher existiert in einem offenen System kein chemisches Gleichgewicht. Tatsächlich sind hier sowohl Masse als auch Wärme Fluchtwege.
6. Wie man das chemische Gleichgewicht eines Systems findet
Auf der Grundlage des Massenwirkungsgesetzes können wir das Gleichgewicht einer chemischen Reaktion vorhersagen, die einer stöchiometrischen Berechnung folgt. Im Detail können wir anstelle des chemischen Reaktionsgleichgewichts die Gleichgewichtskonstante berechnen. Massenwirkungsgesetze können abhängig von der Reaktionsgeschwindigkeit auf die Konzentration des Edukts einer stöchiometrischen Reaktion definiert werden.
Betrachten wir die folgende chemische Reaktion: Ein Grammmol A reagiert mit einem Grammmol b, um ein Grammmol C zu erzeugen: A+B = C
Nach dem Massenwirkungsgesetz ist also bei einer bestimmten Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt die Reaktionsgeschwindigkeit ein chemisches Gleichgewichtssystem.
r α [A][B], oder r =k[A][B]
wobei k die Proportionalitätskonstante ist, bekannt als Geschwindigkeitskonstante. [A] und [B] sind die aktiven Massen oder molaren Konzentrationen von A bzw. B zu diesem Zeitpunkt.
Nun kommt es in unterschiedlichen Raten zu Gleichgewichtskonstanten, die von Konzentration, Druck und molarer Konzentration abhängen.
Kc – Wenn die aktiven Massen der Komponenten, die an einer reversiblen chemischen Reaktion im Gleichgewicht teilnehmen, als molare Konzentration ausgedrückt werden, dann wird die erhaltene Gleichgewichtskonstante als k bezeichnetc.
aA+bB = dD+eE
kc = [D]d*[E]e/[EIN]a*[B]b wobei [A], [B], [D], [E] die Molaren sind Konzentration verschiedener Bestandteile im Gleichgewicht.
Kp – Wenn die aktiven Massen der Komponenten, die an einer reversiblen Gasreaktion im Gleichgewicht teilnehmen, als Partialdruck ausgedrückt werden, dann ist die so erhaltene Gleichgewichtskonstante als k bekanntp.
aA(g)+bB(g) = dD(g)+eE(g)
Kp =SdD*peE/paA*pbB wo pA, S.B, pD, S.E sind die Partialdrücke der verschiedenen konstituierenden Gase jeweils im Gleichgewicht.
Kx – Die Gleichgewichtskonstante jeder reversiblen chemischen Reaktion, die man erhält, indem man die molare Konzentration der Reaktanten und der Produkte in Form ihres Molenbruchs ausdrückt, wird als k bezeichnetx.
aA+bB = dD+eE
kx=xdVerdammteE/xaA*xbB wo xA, XB,xd,xE sind die Molfraktionen von A, B, D bzw. E im Gleichgewicht.
7. Das Prinzip von Le Chatelier
Wenn ein System im Gleichgewicht einer Änderung des Drucks, der Temperatur oder der Konzentration oder anderer physikalischer Parameter ausgesetzt wird, verschiebt sich das Gleichgewicht so, dass die Wirkung dieser Änderung neutralisiert wird.
Faktoren, die das Prinzip von Le Chatelier beeinflussen,
- Wirkung von steigendem und fallendem Druck
- Auswirkung der Temperaturerhöhung und -senkung
- Wirkung des Katalysators auf das Gleichgewicht
- Einfluss der Zugabe von Inertgas auf das Gleichgewicht
Zusammenfassung
Jede reversible Reaktion strebt danach, einen Gleichgewichtszustand zu erreichen. Dieser Gleichgewichtszustand tritt aufgrund der Anwesenheit von Temperatur, Druck, der Konzentration von Reaktanten und sogar Katalysatoren auf.
Hallo……ich bin Biswarup Chandra Dey, ich habe meinen Master in Chemie an der Central University of Punjab abgeschlossen. Mein Spezialgebiet ist Anorganische Chemie. In der Chemie geht es nicht nur darum, Zeile für Zeile zu lesen und auswendig zu lernen, es ist ein Konzept, das leicht zu verstehen ist, und hier teile ich mit Ihnen das Konzept der Chemie, das ich lerne, weil es sich lohnt, Wissen zu teilen.
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