Homogénne a heterogénne chemické rovnováhy

Keď reverzibilné reakcie dosiahnu bod, pri ktorom rýchlosť tvorby produktov (priama reakcia) a rýchlosť, s akou sa produkty spotrebúvajú (reverzná reakcia), sa stávajú konštantnými a rovnakými, hovoríme, že bola dosiahnutá O Chemická rovnováha. Každá rovnovážna reakcia má a rovnovážna konštanta (Kc) charakteristika, ktorá sa mení iba s teplotnými zmenami. Ak sa na reakcii podieľa aspoň jeden plyn, bude mať tiež tlakovú konštantu, ktorú symbolizuje Kp.

V texte Rovnovážna konštanta Kc a Kp ukazuje sa, že na zápis výrazov týchto konštánt musíme skontrolovať ich fyzikálne stavy. Vznikajú teda dva typy chemických rovnováh, ktoré sú:

1. Homogénna rovnováha: Sú to tie, v ktorých sú všetci účastníci reakcie, či už sú to reaktanty alebo produkty, v rovnakom stave agregácie a výsledkom je homogénny aspekt v celom systéme. Spravidla sú homogénne rovnováhy tvorené iba plynmi. Pozri niektoré príklady nižšie a všimnite si, že iba posledná rovnováha je homogénna tekutá rovnováha, pretože všetky chemické látky sú vodné roztoky. Upozorňujeme tiež, že v týchto prípadoch sa všetky látky objavia vo vyjadreniach Kc a Kp:

N_{2 písm. G)} + 3 H_{2 písm. 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 písm. G)} K_ç = [O.₂]³ K_P = (prach₂)³
[O.₃]² (prach₃)²

H_{2 písm. G)} + Ja_{2 písm. G)} ↔ 2 HI_g) K_ç = __[AHOJ]²__ K._P = __ (pHI)²__
[H₂]. [Ja₂] (pH₂). (str₂)

CO_g) + NIE_{2 písm. G)} ↔CO_{2 písm. G)}+ NA_g) K_ç = [CO₂ ]. [NA]K_P = (pCO₂ ). (StrNA)
[NA₂]. [CO] (pNO₂). (StrCO)

2 SO_{3 (g)} ↔ 2 SO_{2 písm. G)} + O._{2 písm. G)} K_ç = [IBA₂]². [O.₂]K_P= (pSO₂)². (StrO₂)
[IBA₃]²(StrIBA₃)²

Viera²⁺_(tu) + Cu²⁺_(tu) ↔ Fe³⁺_(tu) + Cu⁺_(tu) K_Ç = [Viera³⁺]. [Ass⁺] K_P = nie je definované.
[Viera²⁺]. [Ass²⁺]

Pretože nemá žiadny plyn, pre túto poslednú chemickú rovnováhu nie je vyjadrenie Kp.

Obrázok na začiatku textu zobrazuje na pravej strane fľašu obsahujúcu dva rovnovážné plyny, ktorými sú oxid dusičitý (NO₂) a oxid dusičitý (N₂O₄):

2 NIE_{2 písm. G)} ↔ N₂O_{4 (g)} K_ç = [N₂O₄] K_P = (StrN₂O₄)
[NA₂]² (StrNA₂)²

Teraz neprestávajte... Po reklame je toho viac;)

Č₂ je červenohnedý plyn, zatiaľ čo N₂O₄ je bezfarebný a v rovnováhe sa zmieša a vytvára v celom rozsahu akýsi „plynový mrak“ svetlohnedej farby.

2. Heterogénna rovnováha: Sú to také látky, v ktorých je najmenej jedna z látok zúčastňujúcich sa na reakcii v inom fyzickom stave ako ostatné, zvyčajne v tuhom stave. Vďaka tomu nie je vzhľad systému jednotný, ale je možné vizualizovať rôzne fázy.

V týchto prípadoch, keď sa zapisujú výrazy rovnovážnej konštanty, pevné látky by sa nemali zapisovať, pretože ich koncentrácie sú konštantné.

Príklady:

HCl_(tu) + AgNO_{3 (aq)} ↔ AgCl_s + HNO_{3 (aq)} K_Ç = [HNO₃]____ K._P = nie je definované.
[HCl]. [AgNO₃]

Ç_s + O._{2 písm. G)} ↔ CO_{2 písm. G)} K_Ç = [CO] K_P = (pCO)
[O.₂] (prach₂)

Zn_s + Cu²⁺_(tu) ↔ zadok_s + Zn²⁺_(tu) K_Ç = [Zadok]²⁺] K_P = nie je definované.
[Zn²⁺]

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

Na ilustrácii predstavenej na začiatku tohto textu bola zobrazená skúmavka na ľavej strane, ktorá obsahovala heterogénny rovnovážny systém. Toto je reakcia medzi roztokmi síranu meďnatého a hydroxidu sodného. Pozri nižšie:

CUSO_{4 (aq)} + 2 NaOH_(tu) ↔ v₂IBA_{4 (aq)} + Cu (OH)_{2 (s)} K_Ç = [O₂IBA₄]____ K._P = nie je definované.
​ [CuSO]. [NaOH]

Upozorňujeme, že medzi produktmi sa tvorí vyzrážaný hydroxid meďnatý, ktorý je tuhý a je zreteľne viditeľný uprostred vodného roztoku. Modrá farba je dôsledkom iónov medi, ktoré sú prítomné v systéme.

* Redakčný kredit snímky hydroxidu meďnatého: Autor: ор Оsin / Obrázok extrahovaný z: wikimedia Commons

Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu

Prajete si odkaz na tento text v školskej alebo akademickej práci? Pozri:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Homogénne a heterogénne chemické rovnováhy“; Brazílska škola. Dostupné v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equilibrios-quimicos-homogeneos-heterogeneos.htm. Prístup k 28. júnu 2021.