Επίδραση της θερμοκρασίας στη χημική ισορροπία

Με μια ματιά

Ορίζεις πρώτα την προς τα δεξιά κατεύθυνση της γραμμένης αντίδρασης και τον θερμικό χαρακτήρα της. Με θέρμανση αναζητάς την ενδόθερμη κατεύθυνση, ενώ με ψύξη την εξώθερμη. Έπειτα χρησιμοποιείς την αρχή Le Chatelier για να προβλέψεις την κατεύθυνση της μετατόπισης και όχι την τελική σύσταση. Για σταθερή γραμμένη αντίδραση, η $\kc$ αλλάζει μόνο όταν αλλάζει η θερμοκρασία και δεν χρησιμοποιείς ξανά την παλιά τιμή της χωρίς σχετική δήλωση. Αν η θέρμανση αυξάνει την $\kc$, η προς τα δεξιά κατεύθυνση είναι ενδόθερμη· αν τη μειώνει, είναι εξώθερμη.

2Κεντρική ιδέα

Πριν εξετάσεις τη μεταβολή της θερμοκρασίας, ορίζεις την προς τα δεξιά κατεύθυνση της γραμμένης αντίδρασης και αν αυτή είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη.

Όταν θερμαίνεις το σύστημα, αναζητάς την ενδόθερμη κατεύθυνση. Όταν το ψύχεις, αναζητάς την εξώθερμη κατεύθυνση. Από αυτή την επιλογή προβλέπεις προς ποια πλευρά μετατοπίζεται η θέση χημικής ισορροπίας καθώς το σύστημα φτάνει σε νέα σύσταση.

Για σταθερή γραμμένη αντίδραση, η σταθερά χημικής ισορροπίας $\kc$ δεν αλλάζει χωρίς μεταβολή της θερμοκρασίας. Όταν η θερμοκρασία αλλάζει, δεν χρησιμοποιείς ξανά την παλιά τιμή της $\kc$, εκτός αν η εκφώνηση δηλώνει ότι παραμένει ίδια.

Αν η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει την $\kc$, η προς τα δεξιά κατεύθυνση είναι ενδόθερμη. Αν η αύξηση της θερμοκρασίας μειώνει την $\kc$, η προς τα δεξιά κατεύθυνση είναι εξώθερμη.

Με την αρχή Le Chatelier προβλέπεις την κατεύθυνση της μετατόπισης. Δεν υπολογίζεις μόνο από αυτή την αρχή την τελική σύσταση ισορροπίας.

3Άμεση εφαρμογή της αρχής Le Chatelier

Έχεις αρχικά χημική ισορροπία για την αμφίδρομη αντίδραση $\chem{A}\eqrxn\chem{B}$ και γνωρίζεις ότι η προς τα δεξιά κατεύθυνση είναι ενδόθερμη. Αλλάζεις μόνο τη θερμοκρασία: τη αυξάνεις και ζητάς την κατεύθυνση της μετατόπισης.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Αναγνωρίζεις ότι η θέρμανση ευνοεί την ενδόθερμη κατεύθυνση, άρα επιλέγεις την αντίδραση προς τα δεξιά.

2. Δείξε το βήμα 2

   Δηλώνεις ότι η θέση χημικής ισορροπίας μετατοπίζεται προς τα δεξιά, οπότε η αντίδραση σχηματίζει προϊόν $\chem{B}$ σε σχέση με την κατάσταση αμέσως μετά τη θέρμανση.

3. Δείξε το βήμα 3

   Δεν δίνεις αριθμητική τελική σύσταση, επειδή η αρχή Le Chatelier προβλέπει την κατεύθυνση και όχι τις τελικές ποσότητες.

4Συμπέρασμα από δύο τιμές της σταθεράς

Για την ίδια γραμμένη αντίδραση η $\kc$ έχει τιμή $2$ σε χαμηλότερη θερμοκρασία και τιμή $8$ σε υψηλότερη θερμοκρασία. Ζητάς τον θερμικό χαρακτήρα της προς τα δεξιά κατεύθυνσης.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Συγκρίνεις τις δύο τιμές και βρίσκεις ότι η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει την $\kc$ από $2$ σε $8$.

2. Δείξε το βήμα 2

   Συνδέεις την αύξηση της $\kc$ με την προς τα δεξιά κατεύθυνση, άρα χαρακτηρίζεις αυτή την κατεύθυνση ενδόθερμη.

3. Δείξε το βήμα 3

   Χρησιμοποιείς την τιμή $8$ της $\kc$ για εργασία στην υψηλότερη θερμοκρασία, επειδή δεν επαναχρησιμοποιείς την παλιά τιμή μετά τη μεταβολή της θερμοκρασίας.

5Συνηθισμένα λάθη

• Θεωρείς ότι η θέρμανση μετατοπίζει πάντοτε τη θέση χημικής ισορροπίας προς τα δεξιά, χωρίς να ελέγξεις ποια κατεύθυνση είναι ενδόθερμη.
• Αν χρησιμοποιείς την ίδια τιμή της $\kc$ πριν και μετά τη μεταβολή της θερμοκρασίας χωρίς σχετική δήλωση, αναζήτησε τη νέα τιμή στην εκφώνηση ή άφησε τον αριθμητικό υπολογισμό ανοικτό.
• Συμπεραίνεις τον θερμικό χαρακτήρα χωρίς να έχεις ορίσει την προς τα δεξιά κατεύθυνση της γραμμένης αντίδρασης.
• Υπολογίζεις τελικές ποσότητες μόνο με την αρχή Le Chatelier, ενώ αυτή προβλέπει μόνο την κατεύθυνση της μετατόπισης.