U kemiji se stvara velika aluzija na kemijska ravnoteža. To je stanje koje kemijske reakcije mogu reverzibilno doseći i u kojem nema razlike u koncentracijama i reaktanata i proizvoda koji sudjeluju u samoj reakciji. Kemijsku ravnotežu karakterizira dinamičnost, a ne statičnost. To znači da sve molekule i atomi nastavljaju kontinuirano reagirati, ali održavaju iste koncentracije.
U ovom ćemo vam članku reći sve što trebate znati o kemijskoj ravnoteži i njenoj važnosti.
Glavne osobine
Kada govorimo o kemijskoj ravnoteži, govorimo o nečemu sličnom onome što se događa kada se dogodi promjena prolaza. Da se gljiva mijenja možda neće biti prekid veze. Dajmo primjer: koristimo tekućinu koja može biti u ravnoteži s vlastitim parama, baš poput krutine. Uspostavljamo ravnotežu kada krutina također može biti u ravnoteži s okolnom vodom kad se istaloži ili kristalizira.
Kemijska ravnoteža bitna je u kemijskoj industriji. Na taj se način mogu postići poboljšanja u sintezi i prinosi. Jednom kada se uspostavi kemijska ravnoteža, ne mogu se dobiti daljnje promjene ili odgovori ako se ta ravnoteža ne naruši. Obično ga prekidaju vanjske radnje. Na taj se način sinteza proizvoda modificira s nekoliko parametara kao što su tlak, volumen ili temperatura. Ako se na kraju kontinuirano igramo s vrijednostima ovih parametara, postižemo da se ravnoteža generira kada može doseći maksimalnu proizvodnju.
Inače, ako ne izračunamo dobro, kemijska ravnoteža nećete imati dobre količine proizvoda i oni će biti nezadovoljavajući. Odnosno, imat će niži prinos i neće biti ekonomski izvedivo. Sve je to korisnije ako ga ekstrapoliramo u kemijsku industriju i za bilo koju sintezu bez obzira na njezinu veličinu. Očito, morat ćemo optimizirati proizvodnju sve dok postoji proizvodnja u većem opsegu.
U kemijskoj ravnoteži može biti veća količina proizvoda ili veća količina reaktanata. Sve ovisi o smjeru u kojem je ta ravnoteža pomaknuta. Ako uzmemo u obzir sve čimbenike, kemijsku ravnotežu možemo pomaknuti u bilo kojem smjeru. Mora se uzeti u obzir da se ove promjene smjera mogu dogoditi sve dok je kemijska reakcija reverzibilna.
Objašnjenje kemijske ravnoteže
Objasnit ćemo kako se to događa i što je potrebno za postizanje kemijske ravnoteže. Prva stvar je vidjeti što dolazi prije. Razmotrit ćemo sljedeću reakciju koja je potpuno reverzibilna. Ovdje imamo dušikov tetraoksid koji se pretvara u 2 mola dušikovog dioksida. Oboje su plinovi. Prvi plin koji je reagens je bezbojan, dok drugi ima smeđu ili smeđu boju. Ako stavimo određenu količinu reagensa u bočicu ili mali spremnik, Vidjet ćemo da je bezbojan dok se ne uspostavi kemijska ravnoteža.
Koncentracija reagensa počinje se postupno smanjivati kako se kemijska reakcija odvija tijekom vremena. Dio se na kraju disocira dajući molekule dušikovog dioksida. Iako je koncentracija iste jednaka nuli na početku reakcije, ona će se početi povećavati kako se reagens počinje disocirati.
Međutim, govorimo o reverzibilnoj kemijskoj reakciji, tako da će se dio molekula proizvoda spojiti i ponovno stvoriti reaktante. Ovo znači to dvije reakcije, i izravna i inverzna, imat će svoje brzine.
Stope reakcija u kemijskoj ravnoteži
Pogledajmo koliki je značaj brzine reakcije u kemijskoj ravnoteži. U početku moramo znati da će brzina potrošnje reaktanata biti veća od brzine potrošnje proizvoda. Na taj način, na početku, budući da postoji samo dušikov tetraoksid, malo molekula koje su nastale od dušikovog dioksida teško mogu pronaći jedna drugu kako bi reagirale na suprotan način. Kad dosegnemo taj trenutak reakcije, u bočici možete vidjeti kako počinje prelaziti u narančastu budući da istovremeno imate mješavinu reaktanata i proizvoda.
Kako će kemijska reakcija napredovati, molekule produkata bit će u većoj količini od molekula reaktanata. Stope dviju reakcija izravne i inverzne nastavit će se izjednačavati, iako se koncentracije međusobno sve više razlikuju. Odnosno, proizvodi su obično veći od reaktanata, pa će se njihova koncentracija povećavati tijekom kemijske ravnoteže.
Kada kemijska reakcija dosegne kemijsku ravnotežu brzine i obje reakcije jednake. Obje koncentracije također ostaju konstantne jer se oba postupka događaju istom brzinom. Čim se određena količina reaktanata razdvoji, ista količina će se odmah ponovno proizvesti zbog reakcije druge količine proizvoda. To je razlog zašto je naziv kemijske ravnoteže poznat i potpuno je dinamičan. A to je da molekule i reaktanata i proizvoda i dalje sudjeluju u reakcijama, iako se njihove koncentracije s vremenom ne mijenjaju.
Ako imamo da su brzine reakcije jednake, ali u oba smjera, moguće je imati konstantu ravnoteže.
Konstanta ravnoteže
Postiže se i uvijek je isto, sve dok su čimbenici poput temperature stabilni. Odnosno, konstanta kemijske ravnoteže bit će ista dok je temperatura stabilna, bez obzira koliko se dušični tetraoksid isprva ubrizgava u bočicu.
Kao što vidite, kemijska ravnoteža prilično je važna za kemijsku industriju i znanje o proizvodnji proizvoda. Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o kemijskoj ravnoteži i njenoj važnosti.