Homogeeniset ja heterogeeniset kemialliset tasapainot

Kun palautuvat reaktiot saavuttavat pisteen, jossa tuotteiden muodostumisnopeus (suora reaktio) ja tuotteiden kulutuksen nopeus (käänteinen reaktio) tulee vakiona ja tasa-arvoiseksi, sanomme, että se on saavutettu O Kemiallinen tasapaino. Jokaisella tasapainoreaktiolla on a tasapainovakio (Kc) ominaisuus, joka muuttuu vain lämpötilan vaihdellessa. Jos reaktiossa on mukana ainakin yksi kaasu, sillä on myös painevakio, jota symboloi Kp.

Tekstissä Tasapainovakio Kc ja Kp osoitetaan, että näiden vakioiden lausekkeiden kirjoittamiseksi meidän on tarkistettava niiden fyysiset tilat. Täten syntyy kahden tyyppisiä kemiallisia tasapainoja, jotka ovat:

1. Homogeeninen tasapaino: Ne ovat niitä, joissa kaikki reaktion osallistujat, olivatpa ne reagoivia aineita tai tuotteita, ovat samassa aggregaatiotilassa, ja tuloksena on homogeeninen näkökohta koko järjestelmässä. Yleensä homogeeniset tasapainot muodostuvat vain kaasuista. Katso joitain esimerkkejä alla ja huomaa, että vain viimeinen tasapaino on homogeeninen nestetasapaino, koska kaikki kemialliset lajit ovat vesiliuoksia. Huomaa myös, että näissä tapauksissa kaikki aineet esiintyvät Kc: n ja Kp: n ilmaisuissa:

N_{2 g)} + 3 H_{2 g)} ↔ 2 NH_{3 g)} K_ç = __[NH₃]²__ K._P = __(pNH₃)²__
[N₂]. [H₂]³ (pN₂). (pH₂)³

2 O_{3 g)} ↔ 3 O_{2 g)} K_ç = [O₂]³ K_P = (pöly₂)³
[O₃]² (pöly₃)²

H_{2 g)} + I_{2 g)} HI 2 HI_(g) K_ç = __[HEI]²__ K._P = __ (pHI)²__
[H₂]. [Minä₂] (pH₂). (pI₂)

CO_(g) + EI_{2 g)} ↔CO_{2 g)}+ AT_(g) K_ç = [CO₂ ]. [AT]K_P = (pCO₂ ). (PAT)
[₂]. [CO] (pNO₂). (PCO)

2 SO_{3 g)} SO 2 SO_{2 g)} + O_{2 g)} K_ç = [VAIN₂]². [O₂]K_P= (pSO₂)². (PO₂)
[VAIN₃]²(PVAIN₃)²

Usko²⁺_(tässä) + Cu²⁺_(tässä) ↔ Fe³⁺_(tässä) + Cu⁺_(tässä) K_Ç = [Usko³⁺]. [Perse⁺] K_P = ei ole määritelty.
[Usko²⁺]. [Perse²⁺]

Koska siinä ei ole kaasua, tälle viimeiselle kemialliselle tasapainolle ei ole Kp: n ilmentymistä.

Tekstin alussa olevassa kuvassa oikealla puolella on pullo, joka sisältää kaksi tasapainossa olevaa kaasua, jotka ovat typpidioksidia (NO₂) ja dityppi-tetoksidi (N₂O₄):

2 EI_{2 g)} ↔ N₂O_{4 g)} K_ç = [N₂O₄] K_P = (PN₂O₄)
[₂]² (PAT₂)²

Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)

EI₂ on punaruskea kaasu, kun taas N₂O₄ se on väritöntä ja tasapainossa ne sekoittuvat muodostaen eräänlaisen vaaleanruskean ”kaasupilven” koko läpi.

2. Heterogeeninen tasapaino: Ne ovat aineita, joissa ainakin yksi reaktioon osallistuvista aineista on eri fyysisessä tilassa kuin muut, yleensä kiinteässä tilassa. Tämän ansiosta järjestelmän ulkonäkö ei ole yhtenäinen, mutta on mahdollista visualisoida eri vaiheita.

Näissä tapauksissa, kun tasapainovakion lausekkeet kirjoitetaan, kiinteitä aineita ei pitäisi kirjoittaa, koska niiden pitoisuudet ovat vakioita.

Esimerkkejä:

HCl_(tässä) + AgNO_{3 (aq)} ↔ AgCl_s + HNO_{3 (aq)} K_Ç = [HNO₃]____ K_P = ei ole määritelty.
[HCI]. [AgNO₃]

Ç_s + O_{2 g)} ↔ CO_{2 g)} K_Ç = [CO] K_P = (pCO)
[O₂] (pöly₂)

Zn_s + Cu²⁺_(tässä) ↔ perse_s + Zn²⁺_(tässä) K_Ç = [Perse]²⁺] K_P = ei ole määritelty.
[Zn²⁺]

Koira_s + CO_{2 g)} ↔ CaCO_{3 (s)} K_Ç = __1__ K._P = __1__
[CO₂] (pCO₂)

Tämän tekstin alussa esitetyssä kuvassa vasemmalla puolella näytettiin koeputki, joka sisälsi heterogeenisen tasapainojärjestelmän. Tämä on kupari (II) sulfaatti- ja natriumhydroksidiliuosten välinen reaktio. Katso alempaa:

CUSO_{4 (aq)} + 2 NaOH_(tässä) ↔ Sisään₂VAIN_{4 (aq)} + Cu (OH)_{2 (s)} K_Ç = [Klo₂VAIN₄]____ K_P = ei ole määritelty.
​ [CuSO]. [NaOH]

Huomaa, että tuotteiden joukosta muodostuu saostunut kupari (II) -hydroksidi, joka on kiinteää ja näkyy selvästi vesiliuoksen keskellä. Sininen väri johtuu järjestelmässä läsnä olevista kupari-ioneista.

* Kupari (II) -hydroksidikuvan toimituksellinen arvosana: Kirjoittaja: tekijä: Оsin / Kuva otettu: wikimedia yhteiset

Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta

Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Homogeeniset ja heterogeeniset kemialliset tasapainot"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrios-quimicos-homogeneos-heterogeneos.htm. Pääsy 28. kesäkuuta 2021.