Homogén és heterogén kémiai egyensúlyok

Amikor a reverzibilis reakciók elérik azt a pontot, ahol a termékek képződésének sebessége (közvetlen reakció) és a a termékek fogyasztásának sebessége (fordított reakció) állandóvá és egyenlővé válik, azt mondjuk, hogy elérte O Kémiai egyensúly. Minden egyensúlyi reakciónak van egy egyensúlyi állandó (Kc) jellemző, amely csak a hőmérséklet változásával változik. Ha legalább egy gáz vesz részt a reakcióban, akkor nyomásállandója is lesz, amelyet Kp szimbolizál.

A szövegben Egyensúlyi állandó Kc és Kp bebizonyosodik, hogy ezen állandók kifejezéseinek megírásához ellenőriznünk kell a fizikai állapotukat. Így kétféle kémiai egyensúly merül fel:

1. Homogén egyensúly: Ezek azok, amelyekben a reakció minden résztvevője, függetlenül attól, hogy reaktáns vagy termék, azonos aggregációs állapotban van, és az eredmény homogén szempont az egész rendszerben. Általában homogén egyensúlyokat csak gázok képeznek. Lásd néhány példát az alábbiakban, és vegye figyelembe, hogy csak az utolsó egyensúly a homogén folyadék egyensúly, mivel az összes kémiai faj vizes oldat. Vegye figyelembe azt is, hogy ezekben az esetekben az összes anyag megjelenik a Kc és Kp kifejezésekben:

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 = (por₂)³
[O₃]² (por₃)²

H_{2. g)} + I_{2. g)} HI 2 HI_g) K_ç = __[SZIA]²__ K_P = __(phi)²__
[H₂]. [ÉN₂] (pH₂). (pI₂)

CO_g) + NEM_{2. g)} ↔CO_{2. g)}+ A_g) K_ç = [CO₂ ]. [AT]K_P = (pCO₂ ). (PAT THE)
[A₂]. [CO] (pNO₂). (PCO)

2 SO_{3. g)} 2 SO_{2. g)} + O_{2. g)} K_ç = [CSAK₂]². [O₂]K_P= (pSO₂)². (PO₂)
[CSAK₃]²(PCSAK₃)²

Hit²⁺_(itt) + Cu²⁺_(itt) ↔ Fe³⁺_(itt) + Cu⁺_(itt) K_Ç = [Hit³⁺]. [Szamár⁺] K_P = nincs meghatározva.
[Hit²⁺]. [Szamár²⁺]

Mivel nincs gáz, ezért az utolsó kémiai egyensúlyhoz nincs Kp-expresszió.

A szöveg elején látható ábra a jobb oldalon egy palackot tartalmaz, amely két egyensúlyi állapotú gázt tartalmaz, amelyek nitrogén-dioxid (NO₂) és dinitrogén-tetroxid (N₂O₄):

2 NEM_{2. g)} ↔ N₂O_{4. g)} K_ç = [N₂O₄] K_P = (PN₂O₄)
[A₂]² (PA₂)²

Ne álljon meg most... A reklám után még több van;)

NEM₂ vörösesbarna gáz, míg N₂O₄ színtelen, és egyensúlyban keverednek, egyfajta világosbarna színű „gázfelhőt” képezve.

2. Heterogén egyensúly: Olyanok, amelyekben a reakcióban részt vevő anyagok közül legalább egy más fizikai állapotban van, mint a többi, általában szilárd állapotban. Ezzel a rendszer megjelenése nem egyenletes, de lehetséges a különböző fázisok vizualizálása.

Ezekben az esetekben, amikor az egyensúlyi állandó kifejezéseit megírják, a szilárd anyagokat nem szabad írni, mivel azok koncentrációja állandó.

Példák:

HCl_(itt) + AgNO_{3 (aq)} ↔ AgCl_s + HNO_{3 (aq)} K_Ç = [HNO₃]____ K._P = nincs meghatározva.
[HCl]. [AgNO₃]

Ç_s + O_{2. g)} ↔ CO_{2. g)} K_Ç = [CO] K_P = (pCO)
[O₂] (por₂)

Zn_s + Cu²⁺_(itt) ↔ szamár_s + Zn²⁺_(itt) K_Ç = [Szamár]²⁺] K_P = nincs meghatározva.
[Zn²⁺]

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

A szöveg elején bemutatott ábrán egy bal oldali kémcsövet mutattunk be, amely heterogén egyensúlyi rendszert tartalmazott. Ez a reakció a réz (II) -szulfát és a nátrium-hidroxid oldatok között. Lásd lentebb:

CUSO_{4 (aq)} + 2 NaOH_(itt) ↔ Be₂CSAK_{4 (aq)} + Cu (OH)_{2 (s)} K_Ç = [Nál nél₂CSAK₄]____ K._P = nem meghatározott.
​ [CuSO]. [NaOH]

Megjegyezzük, hogy a termékek között a kicsapódott réz (II) -hidroxid képződik, amely szilárd és jól látható a vizes oldat közepén. A kék szín a rendszerben jelenlévő rézionoknak köszönhető.

* A réz (II) -hidroxid kép szerkesztői elismerése: Szerző: Ор Оsin / Kép kivonva: wikimedia közönséges

Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett

Hivatkozni szeretne erre a szövegre egy iskolai vagy tudományos munkában? Néz:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Homogén és heterogén kémiai egyensúlyok"; Brazil iskola. Elérhető: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrios-quimicos-homogeneos-heterogeneos.htm. Hozzáférés: 2021. június 28.