Ομοιογενείς και ετερογενείς χημικές ισορροπίες

Όταν οι αναστρέψιμες αντιδράσεις φτάνουν σε σημείο όπου ο ρυθμός με τον οποίο σχηματίζονται τα προϊόντα (άμεση αντίδραση) και το Η ταχύτητα με την οποία καταναλώνονται τα προϊόντα (αντίστροφη αντίδραση) γίνεται σταθερή και ίση, λέμε ότι έχει επιτευχθεί Ο Χημική ισορροπία. Κάθε αντίδραση ισορροπίας έχει α σταθερά ισορροπίας (Kc) χαρακτηριστικό, το οποίο αλλάζει μόνο με μεταβολή θερμοκρασίας. Εάν συμμετέχει τουλάχιστον ένα αέριο στην αντίδραση, θα έχει επίσης σταθερά πίεσης, που συμβολίζεται με Kp.

Στο κείμενο Σταθερά ισορροπίας Kc και Kp αποδεικνύεται ότι για να γράψουμε τις εκφράσεις αυτών των σταθερών, πρέπει να ελέγξουμε τις φυσικές τους καταστάσεις. Έτσι, προκύπτουν δύο τύποι χημικών ισορροπιών, οι οποίοι είναι:

1. Ομοιογενής ισορροπία: Είναι εκείνα στα οποία όλοι οι συμμετέχοντες στην αντίδραση, είτε είναι αντιδρώντα είτε προϊόντα, βρίσκονται στην ίδια κατάσταση συσσωμάτωσης και το αποτέλεσμα είναι μια ομοιογενής όψη σε όλο το σύστημα. Γενικά, οι ομοιογενείς ισορροπίες σχηματίζονται μόνο από αέρια. Δείτε μερικά παραδείγματα παρακάτω και σημειώστε ότι μόνο η τελευταία ισορροπία είναι μια ομοιογενής υγρή ισορροπία, καθώς όλα τα χημικά είδη είναι υδατικά διαλύματα. Σημειώστε επίσης ότι, σε αυτές τις περιπτώσεις, όλες οι ουσίες θα εμφανίζονται στις εκφράσεις Kc και Kp:

Ν_{2 (ζ)} + 3 Ω_{2 (ζ)} ↔ 2 ΝΗ_{3 (ζ)} κ_ντο = __[ΝΗ₃]²__ Κ_Π = __(ρΝΗ₃)²__
[Ν₂]. [Χ₂]³ (ρΝ₂). (pH₂)³

2 Ο_{3 (ζ)} ↔ 3 O_{2 (ζ)} κ_ντο = [Ο₂]³ κ_Π = (σκόνη₂)³
[Ο₃]² (σκόνη₃)²

Η_{2 (ζ)} + Εγώ_{2 (ζ)} ↔ 2 HI_(σολ) κ_ντο = __[ΓΕΙΑ]²__ Κ_Π = __ (pHI)²__
[Χ₂]. [ΕΓΩ₂] (pH₂). (πι₂)

CO_(σολ) + ΟΧΙ_{2 (ζ)} ↔ ΓΟ_{2 (ζ)}+ ΣΤΟ_(σολ) κ_ντο = [CO₂ ]. [ΣΤΟ]κ_Π = (pCO₂ ). (ΠΣΤΟ)
[ΣΤΟ₂]. [CO] (pNO)₂). (ΠCO)

2 Ω_{3 (ζ)} ↔ 2 SO_{2 (ζ)} + Ο_{2 (ζ)} κ_ντο = [ΜΟΝΟ₂]². [Ο₂]κ_Π= (pSO₂)². (ΠΟ₂)
[ΜΟΝΟ₃]²(ΠΜΟΝΟ₃)²

Πίστη²⁺_(εδώ) + Κου²⁺_(εδώ) ↔ Φε³⁺_(εδώ) + Κου⁺_(εδώ) κ_ΝΤΟ = [ Πίστη³⁺]. [Γάιδαρος⁺] κ_Π = δεν ορίζεται.
[Πίστη²⁺]. [Γάιδαρος²⁺]

Δεδομένου ότι δεν έχει αέριο, για αυτήν την τελευταία χημική ισορροπία δεν υπάρχει έκφραση του Kp.

Το σχήμα στην αρχή του κειμένου δείχνει, στη δεξιά πλευρά, ένα μπουκάλι που περιέχει δύο αέρια σε ισορροπία, τα οποία είναι διοξείδιο του αζώτου (ΟΧΙ₂) και τετροξείδιο του αζώτου (Ν₂Ο₄):

2 ΟΧΙ_{2 (ζ)} ↔ Ν₂Ο_{4 (ζ)} κ_ντο = [Ν₂Ο₄] κ_Π = (ΠΝ₂Ο₄)
[ΣΤΟ₂]² (ΠΣΤΟ₂)²

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)

ΟΧΙ₂ είναι ένα κοκκινωπό καφέ αέριο, ενώ το Ν₂Ο₄ είναι άχρωμο, και, σε ισορροπία, αναμιγνύονται, σχηματίζοντας ένα είδος «νέφους αερίου» ανοιχτού καφέ χρώματος σε ολόκληρη την έκτασή του.

2. Ετερογενής ισορροπία: Είναι εκείνες στις οποίες τουλάχιστον μία από τις ουσίες που συμμετέχουν στην αντίδραση βρίσκεται σε διαφορετική φυσική κατάσταση από τις άλλες, συνήθως σε στερεά κατάσταση. Με αυτό, η εμφάνιση του συστήματος δεν είναι ομοιόμορφη, αλλά είναι δυνατή η απεικόνιση διαφορετικών φάσεων.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, όταν γράφονται οι εκφράσεις της σταθεράς ισορροπίας, οι στερεές ουσίες δεν πρέπει να γράφονται, καθώς οι συγκεντρώσεις τους είναι σταθερές.

Παραδείγματα:

ΗΟΙ_(εδώ) + AgNO_{3 (υδ)} ↔ AgCl_(μικρό) + HNO_{3 (υδ)} κ_ΝΤΟ = [HNO₃]____ Κ_Π = δεν ορίζεται.
[HCl]. [ΑΓΝΟ₃]

ΝΤΟ_(μικρό) + Ο_{2 (ζ)} ↔ CO_{2 (ζ)} κ_ΝΤΟ = [CO] κ_Π = (pCO)
[Ο₂] (σκόνη₂)

Ζν_(μικρό) + Κου²⁺_(εδώ) ↔ κώλο_(μικρό) + Ζν²⁺_(εδώ) κ_ΝΤΟ = [Γάιδαρος]²⁺] κ_Π = δεν ορίζεται.
[Zn²⁺]

Σκύλος_(μικρό) + CO_{2 (ζ)} ↔ CaCO_{3 (α)} κ_ΝΤΟ = __1__ Κ_Π = __1__
[CO₂] (pCO₂)

Στην εικόνα που φαίνεται στην αρχή αυτού του κειμένου, δείχτηκε ένας δοκιμαστικός σωλήνας στην αριστερή πλευρά που περιείχε ένα ετερογενές σύστημα ισορροπίας. Αυτή είναι η αντίδραση μεταξύ διαλυμάτων θειικού χαλκού (II) και υδροξειδίου του νατρίου. Δες παρακάτω:

ΚΟΥΣΟ_{4 (υδ)} + 2 ΝαΟΗ_(εδώ) ↔ In₂ΜΟΝΟ_{4 (υδ)} + Cu (ΟΗ)_{2 (α)} κ_ΝΤΟ = [Στο₂ΜΟΝΟ₄]____ Κ_Π = δεν έχει προσδιοριστεί.
​ [CuSO]. [ΝαΟΗ]

Σημειώστε ότι, μεταξύ των προϊόντων, σχηματίζεται το καταβυθισμένο υδροξείδιο χαλκού (II), το οποίο είναι στερεό και είναι σαφώς ορατό στη μέση του υδατικού διαλύματος. Το μπλε χρώμα οφείλεται σε ιόντα χαλκού που υπάρχουν στο σύστημα.

* Συντακτική πίστωση εικόνας υδροξειδίου του χαλκού (II): Συγγραφέας: ор Оsin / Η εικόνα εξήχθη από: wikimedia κοινά

Από τη Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία

Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Ομοιογενείς και ετερογενείς χημικές ισορροπίες" · Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrios-quimicos-homogeneos-heterogeneos.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.