Ο μετατόπιση μιας χημικής ισορροπίας είναι ο τρόπος με τον οποίο ένα σύστημα αντίδρασης βγαίνει από μια κατάσταση χημική ισορροπία. Σε αυτή τη μετατόπιση, η ταχύτητα με την οποία λαμβάνει χώρα η εμπρόσθια αντίδραση (βέλος 1) είναι η ίδια με την αντίστροφη αντίδραση (βέλος 2).
Μοντέλο εξίσωσης στη χημική ισορροπία
Έτσι, κατά τη διάρκεια του μετατόπιση μιας χημικής ισορροπίας, η αντίστροφη αντίδραση υπερισχύει της άμεσης αντίδρασης και τείνει να σχηματίζει αντιδρώντα Α, Β, C ή η άμεση αντίδραση επικρατεί έναντι της αντίστροφης αντίδρασης και τείνει να σχηματίζει το προϊόν D.
Αυτά τα περιστατικά αναφέρθηκαν από τον Γάλλο χημικό Henri Louis Le Chatelier. Διαπίστωσε ότι όταν διαταράσσεται ένα σύστημα ισορροπίας, τείνει να λειτουργεί ενάντια στη διαταραχή που δημιουργείται και, για αυτό, επιδιώκει να φτάσει σε μια νέα κατάσταση ισορροπίας. Αυτή η τάση συστήματος ονομάζεται αρχή του Le Chatelier.
Σύμφωνα με μελέτες που πραγματοποίησε η Le Chatelier, οι μόνοι παράγοντες που μπορούν να προωθήσουν μετατόπιση μιας χημικής ισορροπίας αυτοί είναι:
Συγκέντρωση συμμετεχόντων
Θερμοκρασία;
Πίεση.
Επίδραση της συγκέντρωσης στη μετατόπιση ισορροπίας
Η αλλαγή στη συγκέντρωση ενός συμμετέχοντα στην αντίδραση είναι ένας παράγοντας που μπορεί να προωθήσει το μετατόπιση μιας χημικής ισορροπίας. Σε γενικές γραμμές, σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, όσον αφορά την αλλαγή της συγκέντρωσης ενός από τους συμμετέχοντες, η ισορροπία συμπεριφέρεται ως εξής:
αυξημένη συγκέντρωση: το υπόλοιπο κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση προς τον συμμετέχοντα.
Μείωση της συγκέντρωσης: το υπόλοιπο κινείται προς την ίδια κατεύθυνση με τον συμμετέχοντα.
Παράδειγμα σχέσης ισορροπίας:
Μοντέλο εξίσωσης στη χημική ισορροπία
Οπότε αν:
Αυξάνουμε τη συγκέντρωση των αντιδραστηρίων A, B ή C: η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς την αντίθετη κατεύθυνση προς αυτά, δηλαδή θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά (κατεύθυνση σχηματισμού D).
Αυξάνουμε τη συγκέντρωση του προϊόντος D: η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς την αντίθετη κατεύθυνση με εκείνη των αντιδραστηρίων, δηλαδή θα μετατοπιστεί προς τα αριστερά (κατεύθυνση σχηματισμού αντιδραστηρίων Α, Β και Γ) ·
Μειώνουμε τη συγκέντρωση των αντιδραστηρίων A, B ή C: η ισορροπία θα μετατοπιστεί στην ίδια κατεύθυνση, δηλαδή θα μετακινηθεί προς τα αριστερά (κατεύθυνση σχηματισμού αντιδραστηρίων).
Μειώνουμε τη συγκέντρωση του προϊόντος D: το υπόλοιπο θα μετατοπιστεί στην ίδια κατεύθυνση με αυτό, δηλαδή, θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά (κατεύθυνση σχηματισμού του προϊόντος).
Σημείωση: Η αλλαγή της συγκέντρωσης των συμπαγών συμμετεχόντων δεν αλλάζει την ισορροπία.
Επίδραση της θερμοκρασίας στην μετατόπιση ισορροπίας
Η αλλαγή της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης είναι ένας παράγοντας που μπορεί να προωθήσει το μετατόπιση μιας χημικής ισορροπίας. Σε σχέση με αυτήν την αλλαγή θερμοκρασίας, γενικά, σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, η ισορροπία συμπεριφέρεται ως εξής:
Σε αυξανόμενη θερμοκρασία: η ισορροπία μετατοπίζεται προς την ενδοθερμική αντίδραση.
Στη μείωση της θερμοκρασίας: η ισορροπία μετατοπίζεται προς την εξώθερμη αντίδραση.
Για να πραγματοποιήσετε την ανάλυση της επίδρασης της θερμοκρασίας σε μια ισορροπία, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τη φύση των άμεσων και αντίστροφων αντιδράσεων, η οποία καθορίζεται από τη διακύμανση της ενθαλπίας της αντίδρασης. Οπότε αν:
∆Θετικό: ενδοθερμική άμεση αντίδραση και εξώθερμη αντίστροφη αντίδραση.
∆H αρνητικό: εξώθερμη άμεση αντίδραση και ενδοθερμική αντίστροφη αντίδραση.
Για παράδειγμα, σχετικά με το ακόλουθο υπόλοιπο:
Μοντέλο εξίσωσης στη χημική ισορροπία
Στην περίπτωση αυτή, έχοντας αρνητικό ΔΗ, η εμπρόσθια αντίδραση είναι εξώθερμη και η αντίστροφη αντίδραση είναι ενδοθερμική. Οπότε αν:
Αυξάνουμε τη θερμοκρασία του συστήματος, η ισορροπία θα μετατοπιστεί στην αντίθετη κατεύθυνση (της ενδοθερμικής αντίδρασης), δηλαδή θα μετατοπιστεί προς τα αριστερά (η κατεύθυνση του σχηματισμού αντιδραστηρίων).
Μειώνουμε τη θερμοκρασία του συστήματος, η ισορροπία θα μετατοπιστεί στην άμεση κατεύθυνση (της εξώθερμης αντίδρασης), δηλαδή θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά (η κατεύθυνση του σχηματισμού του προϊόντος D).
Επίδραση της πίεσης στη μετατόπιση ισορροπίας
Κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης, η αλλαγή της πίεσης στο περιβάλλον είναι ένας παράγοντας που μπορεί να προωθήσει το μετατόπιση μιας χημικής ισορροπίας. Σε γενικές γραμμές, σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, η ισορροπία συμπεριφέρεται ως εξής με (α):
αύξηση της πίεσης: το υπόλοιπο κινείται προς τον μικρότερο όγκο.
Μείωση της πίεσης: η ισορροπία μετατοπίζεται προς μεγαλύτερο όγκο.
Για να αναλύσετε την επίδραση της πίεσης σε μια ισορροπία, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τον όγκο που καθορίζεται στο αντιδραστήρια και προϊόντα, τα οποία μπορούν να προσδιοριστούν από τους συντελεστές που κάνουν την εξίσωση ισορροπημένη, όπως στο παράδειγμα ακολουθηστε:
Μοντέλο εξίσωσης στη χημική ισορροπία
Έτσι, τα αντιδραστήρια έχουν όγκο 4L, ο οποίος λαμβάνεται με το άθροισμα των συντελεστών 1, 2 και 2, και το προϊόν, το οποίο είναι μοναδικό, έχει όγκο 3L (δίνεται από τον συντελεστή 3).
Έτσι, σε σχέση με το παραπάνω υπόλοιπο, εάν:
Αυξάνουμε την πίεση του συστήματος, η ισορροπία θα μετατοπιστεί στην άμεση κατεύθυνση (από τον μικρότερο όγκο, 3L), δηλαδή θα μετακινηθεί προς τα δεξιά (κατεύθυνση σχηματισμού του προϊόντος D).
Μειώνουμε την πίεση του συστήματος, η ισορροπία θα μετατοπιστεί στην αντίθετη κατεύθυνση (από τον μεγαλύτερο όγκο, 4 L), δηλαδή θα μετατοπιστεί προς τα αριστερά (κατεύθυνση σχηματισμού αντιδραστηρίων).
Σημείωση: Η αύξηση ή η μείωση της πίεσης σε ένα σύστημα ισορροπίας μπορεί να προωθήσει τη μετατόπιση μόνο σε περιπτώσεις όπου ο όγκος των αντιδραστηρίων είναι διαφορετικός από τον όγκο των προϊόντων.
Από μένα. Diogo Lopes Dias
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fatores-que-alteram-equilibrio-quimico.htm