Μετατόπιση της θέσης χημικής ισορροπίας

Με μια ματιά

Ονομάζεις μετατόπιση της θέσης χημικής ισορροπίας την προσωρινή επικράτηση της κατεύθυνσης που σχηματίζει προϊόντα προς τα δεξιά ή αντιδρώντα προς τα αριστερά μετά από επιτρεπτή μεταβολή. Χρησιμοποιείς την αρχή Le Chatelier για να προβλέψεις την κατεύθυνση που αντισταθμίζει μεταβολή συγκέντρωσης ή θερμοκρασίας. Σε μεταβολή όγκου με σταθερή θερμοκρασία εφαρμόζεις τον κανόνα μόνο σε αέρια συστήματα με διαφορετικά συνολικά στοιχειομετρικά mol αερίων στα δύο μέλη. Ξεχωρίζεις την άμεση μεταβολή από τη μεταβολή λόγω αντίδρασης και δεν υπολογίζεις μόνο με αυτή την αρχή την τελική σύσταση.

2Κεντρική ιδέα

Ονομάζεις μετατόπιση της θέσης χημικής ισορροπίας την προσωρινή επικράτηση της μίας κατεύθυνσης μιας αμφίδρομης αντίδρασης μετά από μια επιτρεπτή μεταβολή. Χαρακτηρίζεις τη μετατόπιση προς τα δεξιά ως σχηματισμό προϊόντων και τη μετατόπιση προς τα αριστερά ως σχηματισμό αντιδρώντων, σε σύγκριση με την κατάσταση αμέσως μετά τη μεταβολή. Χρησιμοποιείς την αρχή Le Chatelier για να προβλέψεις την κατεύθυνση που τείνει να αντισταθμίσει τη μεταβολή. Δεν υπολογίζεις την τελική σύσταση μόνο με αυτή την αρχή.

3Εξήγηση

Για μεταβολή συγκέντρωσης σε σταθερή θερμοκρασία και σταθερό όγκο, αλλάζεις ένα συμμετέχον αέριο ή διαλυμένο συστατικό και κρατάς αρχικά σταθερές τις άλλες συγκεντρώσεις. Προβλέπεις μετατόπιση προς την κατεύθυνση που καταναλώνει την ουσία που προσθέτεις ή σχηματίζει την ουσία που αφαιρείς. Δεν προβλέπεις τέτοια μετατόπιση όταν αλλάζεις μόνο την ποσότητα υπάρχοντος καθαρού στερεού ή καθαρού υγρού, οι απαιτούμενες φάσεις παραμένουν παρούσες και οι συμμετέχουσες συγκεντρώσεις δεν αλλάζουν. Ελέγχεις χωριστά την αραίωση όταν προσθέτεις διαλύτη.

Για μεταβολή θερμοκρασίας, δηλώνεις πρώτα ποια κατεύθυνση είναι ενδόθερμη και ποια εξώθερμη. Με θέρμανση επιλέγεις την ενδόθερμη κατεύθυνση. Με ψύξη επιλέγεις την εξώθερμη κατεύθυνση.

Για μεταβολή όγκου σε σταθερή θερμοκρασία, εφαρμόζεις τον κανόνα μόνο όταν συμμετέχουν αέρια και τα 2 μέλη έχουν διαφορετικά συνολικά στοιχειομετρικά mol αερίων. Με συμπίεση επιλέγεις το μέλος με τα λιγότερα mol αερίων. Με εκτόνωση επιλέγεις το μέλος με τα περισσότερα. Αν τα συνολικά mol αερίων είναι ίσα, δεν προβλέπεις μετατόπιση.

Για προσθήκη καταλύτη, προβλέπεις ταχύτερη αποκατάσταση της ισορροπίας και όχι μετατόπιση. Σε σταθερή θερμοκρασία δεν αλλάζεις τη σταθερά χημικής ισορροπίας $\kc$ μετά από μεταβολή συγκέντρωσης, όγκου ή προσθήκη καταλύτη.

4Προσθήκη αντιδρώντος

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Καταγράφεις την αμφίδρομη αντίδραση που βρίσκεται αρχικά σε ισορροπία, σε σταθερή θερμοκρασία και σταθερό όγκο:

   $$\chem{A}\state{g}+\chem{B}\state{g}\eqrxn\chem{C}\state{g}$$
2. Δείξε το βήμα 2

   Προσθέτεις την ουσία $\chem{A}$ και αναγνωρίζεις άμεση αύξηση της συγκέντρωσής της.

3. Δείξε το βήμα 3

   Προβλέπεις μετατόπιση προς τα δεξιά, επειδή αυτή η κατεύθυνση καταναλώνει την ουσία $\chem{A}$ και σχηματίζει την ουσία $\chem{C}$.

4. Δείξε το βήμα 4

   Διατηρείς την τιμή της $\kc$, επειδή κρατάς σταθερή τη θερμοκρασία.

5Συμπίεση αέριου συστήματος

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Καταγράφεις την αμφίδρομη αντίδραση που βρίσκεται αρχικά σε ισορροπία, σε σταθερή θερμοκρασία:

   $$2\chem{A}\state{g}\eqrxn\chem{B}\state{g}$$
2. Δείξε το βήμα 2

   Μετράς 2 στοιχειομετρικά mol αερίου στα αριστερά και 1 στα δεξιά, ώστε να εντοπίσεις το μέλος με τα λιγότερα mol αερίων.

3. Δείξε το βήμα 3

   Μειώνεις τον όγκο και αναγνωρίζεις ότι οι συγκεντρώσεις όλων των αερίων αυξάνονται άμεσα πριν εξελιχθεί η αντίδραση.

4. Δείξε το βήμα 4

   Προβλέπεις μετατόπιση προς τα δεξιά, επειδή η συμπίεση ευνοεί το μέλος με τα λιγότερα mol αερίων.

5. Δείξε το βήμα 5

   Ξεχωρίζεις τον σχηματισμό της ουσίας $\chem{B}$ λόγω αντίδρασης από την προηγούμενη άμεση μεταβολή των συγκεντρώσεων.

6. Δείξε το βήμα 6

   Συμπεραίνεις ότι η τελική συγκέντρωση της ουσίας $\chem{B}$ ξεπερνά την τιμή πριν από τη συμπίεση, επειδή η συμπίεση την αυξάνει άμεσα και η επακόλουθη δεξιά μετατόπιση την αυξάνει επιπλέον.

6Συχνά λάθη

• Μην συμπεραίνεις ότι η τελική συγκέντρωση μιας ουσίας ξεπερνά την παλιά τιμή της μόνο επειδή η ουσία σχηματίζεται κατά τη μετατόπιση μετά από μεταβολή όγκου.
• Μην αλλάζεις τη $\kc$ μετά από μεταβολή συγκέντρωσης ή όγκου σε σταθερή θερμοκρασία.
• Μην εφαρμόζεις τον κανόνα συμπίεσης και εκτόνωσης όταν δεν συμμετέχουν αέρια ή όταν τα 2 μέλη έχουν ίσα συνολικά mol αερίων.
• Μην αποδίδεις μετατόπιση στον καταλύτη, επειδή επιταχύνει και τις 2 κατευθύνσεις χωρίς να αλλάζει τη σύσταση ισορροπίας.