Ķīmiskais līdzsvars ķīmiskajās reakcijās

Ķīmiskais līdzsvars ir stāvoklis, kas rodas, kad reaģentu koncentrācija un produktiem, kas piedalās ķīmiskajā reakcijā, laika gaitā nav nekādu tīru pārmaiņu. Ķīmisko līdzsvaru var saukt arī par “līdzsvara stāvokļa reakciju”. Tas nenozīmē ķīmiskā reakcija tas noteikti ir pārstājis parādīties, bet ka vielu patēriņš un veidošanās ir sasnieguši līdzsvarotu stāvokli. Reaģentu un produktu daudzumos ir sasniegta nemainīga attiecība, taču tie gandrīz nekad nav vienādi. Var būt daudz vairāk produktu vai daudz vairāk reaģentu.

Dinamiskais līdzsvars rodas, turpinot ķīmisko reakciju, bet virkne produktu un reaģentu paliek nemainīgi. Tas ir viens no ķīmiskā līdzsvara veidiem.

līdzsvara izteiksme ķīmiskās reakcijas koncentrāciju var izteikt kā produktu un reaģentu koncentrāciju. Tikai ķīmiskās sugas ir iekļauti ūdens un gāzveida fāzēs līdzsvara izteiksmē jo šķidrumu un cieto vielu koncentrācija nemainās. Ķīmiskajai reakcijai:

jA + kB → lC + mD

Līdzsvara izteiksme ir

K = ([C]^l[D]^m) / ([A]^j[B]^k)

K ir līdzsvara konstante
[A], [B], [C], [D] utt. ir molārā koncentrācija no A, B, C, D utt.
j, k, l, m utt. ir koeficienti līdzsvarotā ķīmiskajā vienādojumā

Vispirms apsveriet faktoru, kas neietekmē līdzsvaru: tīras vielas. Ja līdzsvarā ir iesaistīts tīrs šķidrums vai cieta viela, tiek uzskatīts, ka tā līdzsvara konstante ir 1, un to izslēdz no līdzsvara konstantes. Piemēram, tiek uzskatīts, ka tīra ūdens aktivitāte ir 1, izņemot ļoti koncentrētos šķīdumos. Cits piemērs ir cietais ogleklis, kas var veidoties divu karbommonoksīda molekulu reakcijai, veidojot oglekļa dioksīdu un oglekli.

Faktori, kas ietekmē līdzsvaru, ir šādi:

• Reaģenta vai produkta pievienošana vai koncentrācijas maiņa ietekmē līdzsvaru. Reaģenta pievienošana var izraisīt līdzsvaru labajā pusē ķīmiskajā vienādojumā, kur veidojas vairāk produktu. Produkta pievienošana var izraisīt līdzsvaru pa kreisi, jo veidojas vairāk reaģenta.
• Temperatūras maiņa maina līdzsvaru. Palielinoties temperatūrai, ķīmiskais līdzsvars vienmēr mainās endotermiskās reakcijas virzienā. Samazinoties temperatūrai, vienmērība mainās eksotermiskās reakcijas virzienā.
• Spiediena maiņa ietekmē līdzsvaru. Piemēram, samazinot gāzes sistēmas tilpumu, palielinās tās spiediens, kas palielina gan reaģentu, gan produktu koncentrāciju. Neto reakcija ļaus pazemināt gāzes molekulu koncentrāciju.

Le Chatelier princips var izmantot, lai prognozētu līdzsvara maiņu, kas rodas, spriegumam uzliekot sistēmu. Le Chatelier princips nosaka, ka izmaiņas līdzsvara stāvoklī radīs paredzamas līdzsvara izmaiņas, lai neitralizētu izmaiņas. Piemēram, siltuma pievienošana sistēmai veicina endotermiskās reakcijas virzienu, jo tas samazinās siltuma daudzumu.