chp4 χημικη ισορροπια Flashcards
Name some theories που ερμηνεύουν την πραγματοποίηση των χημικών αντιδράσεω
1) Arrhenius: για να αντιδράσουν δύο μόρια πρέπει να συγκρουστούν αποτελεσματικά. This depends on:
1. την κατάλληλη ταχύτητα
2. το σωστό προσανατολισμό
This results in σχάση (fission) των αρχικών δεσμών των αντιδρώντων μορίων και η δημιουργία νέων δεσμών των προϊόντων.
2) Ea(kJ/mol) ενέργεια ενεργοποίησης: η ελάχιστη τιμή ενέργειας που πρέπει να έχουν τα σωματίδια ώστε να αντιδράσουν αποτελεσματικά.
Η θεωρία του ενεργοποιημένου συμπλόκου:
κατά τη σύγκρουση των σωματιδίων των αντιδρώντων σχηματίζεται ένα ενδιάμεσο προϊόν (ενεργοποιημένο σύμπλοκο) μεταβατικής κατάστασης (transition state), το οποίο διασπάται παρέχοντας τα τελικά προϊόντα.
Explain the formulas of the theories
1) Ζ’ = Ζe-Ea/RT
Z’: αριθμός αποτελεσματικών συγκρούσεων
Ζ: ο ολικός αριθμός συγκρούσεων
R: η παγκόσμια σταθερά αερίων
Τ: η θερμοκρασία σε Κ
2) Εa = Εενεργοποιημένου − Εαντιδρώντων συμπλόκου
Εενεργοποιημένου is the peak Ea needed from the graph
Εαντιδρώντων συμπλόκου is the Ea of reactants at the start
Ea is the energy needed to get from the reactants to the peak
define ταχύτητα αντίδρασης
η μεταβολή της συγκέντρωσης ενός από τα συστατικά του χημικού συστήματος ανά μονάδα χρόνου
Give the formula for rate of reaction
aA + bB —–> cC + dD
u = (-1/a ) x ( Δ [A] / Δτ) = (-1/β ) x ( Δ [Β] / Δτ) =
(1/c ) x ( Δ [C] / Δτ) = (1/d ) x ( Δ [D] / Δτ)
Units: molL-1s-1 ή Μs-1
Does the rate change during reactions?
Δεν είναι σταθερή, στην αρχή η ταχύτητα είναι η μέγιστη και ελαττώνεται με την πάροδο του χρόνου, καθώς μειώνεται η συγκέντρωση των αντιδρώντων, ώσπου στο τέλος μηδενίζεται
what is the relation to show the experimental rate of reaction
υ = k[A]x[B]y
x and y are the square root.
concentration is mol per L.
k: η σταθερά του ρυθμού (ή της ταχύτητας)
what does k depend on?
εξαρτάται από:
- τη θερμοκρασία
- τη φύση των αντιδρώντων
- είναι αριθμητικά ίση με την ταχύτητα της αντίδρασης, όταν οι συγκεντρώσεις καθενός από τα αντιδρώντα είναι 1 mol·L-1
what are x and y?
x = η τάξη της αντίδρασης ως προς το Α
y = η τάξη της αντίδρασης ως προς το Β
Η ολική τάξη της αντίδρασης (total order) είναι x+y.
when does this formula apply
Σε περίπτωση που η αντίδραση πραγματοποιείται με
τον απλό μηχανισμό που περιγράφει η χημική εξίσωση
τότε x = α, y = β.
BUT if δεν είναι απλή, δηλ. πραγματοποιείται σε περισσότερα στάδια), τότε x ≠ α ή y ≠ β.
what is the actual Arrhenius equation
k = Ae (-Ea/RT)
the parenthesis is square root
Α: προεκθετικός παράγοντας = represents the probability that collisions occur in the proper orientation for the reaction to take place
Εα: η ενέργεια ενεργοποίησης (J/mol),
R: η παγκόσμια σταθερά αερίων (8.314 J/mol.K)
Τ: temp (Κ).
how do you get Arrhenius from a graph
lnK =-Ea/RT + lnA
- the point of y and x crossing is = lnA
- the m gradient from y= mx+b is = -Ea/R
- e to the power is done to switch the ln
how do we get total ταξη αντιδραση
- look at the difference between concentrations and the change in the rate and see accordingly which class
eg if they both double = 1st. if one doubles and one stays the same = 2nd class etc
total order = all the orders of reactants
how to find the k from the table
k = rate of reaction / concentration of reactants to the power of their order each
you get the units from crossing out: rate is always ms-1 and concentration is m to the power of the order.
how to get Ea from just K and temp?
Ea = [ ln(k2/k1) / (1/T1 - 1/T2) ] x 8.314
Name παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης
Η συγκέντρωση των αντιδρώντων.
Η θερμοκρασία.
Η φύση των αντιδρώντων.
Οι καταλύτες.
Οι ακτινοβολίες.
Η πίεση (ένα τουλάχιστον από τα αντιδρώντα είναι αέριο).
Η επιφάνεια επαφής (των στερεών αντιδρώντων).
Expain how each factor can affect the rate
1) Η συγκέντρωση των αντιδρώντων:
↑ conc ↑ rate ↑ collisions ↑ αποτελεσματικών συγκρούσεων
can only be found from experiments.
2) Η θερμοκρασία:
both endo and exo ↑ when temp ↑ bc ↑ avg KE of reactants
3) φύση των αντιδρώντων:
eg στερεοχημική παρεμπόδιση, όγκος μορίου, φορτίο ιόντος
Οι αντιδράσεις στις οποίες δεν γίνεται ανακατανομή δεσμών έχουν μικρή Εα have ↑ rate.
eg ionic are fast, molecular are slow
eg2 solids are the fastest, gas are the slowest
4) Οι καταλύτες:
↑ ταχύτητα της αντίδρασης ↓ Ea ↑ το ποσοστό των ενεργών σωματιδίων
5) οι ακτινοβολίες: only affect the compounds that absorb them and ↑ KE bc its form of energy so more collisions.
6) Η πίεση: only for gas
↓ ογκο ↑ πιεση ↑ ταχυτητα
7) επιφάνεια επαφής (του στερεού):
↓ size ↑ SA ↑rate
Name the 2 types of reactions ( based on the arrow)
1) µονόδροµη ή ποσοτική:
= χηµικές αντιδράσεις που εξελίσσονται προς µία µόνο κατεύθυνση
eg καύση του µαγνησίου:
2Mg(s) + O2(g) → 2 MgO(s)
2) Αµφίδροµες αντιδράσεις:
= χηµικές αντιδράσεις οι οποίες πραγµατοποιούνται ταυτόχρονα και ισοταχώς και προς τις δύο κατευθύνσεις και οδηγούνται, κάτω από κατάλληλες συνθήκες, σε κατάσταση δυναµικής ή χηµικής ισορροπίας.
eg Η2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)
describe how to know from a graph how the reaction has reached equilibrium
the 2 curves increase/ decrease simultaneously at different rate: products increase, reactants decrease until they reach the same point where u1= u2 - αποκτά σταθερή σύσταση, δηλ. έχει αποκατασταθεί χηµική ισορροπία
what is the equilibrium in both directions called?
Ονομάζεται δυναµική χηµική ισορροπία και όχι στατική
ισορροπία, γιατί σε αυτή την κατάσταση η αντίδραση συνεχίζει και πραγµατοποιείται και προς τις δυο κατευθύνσεις µε την ίδια όμως ταχύτητα
describe the rate and qtty of reactants and products in these cases of dynamic eq
οι δύο αντίστροφες αντιδράσεις γίνονται ταυτόχρονα µε τον ίδιο ρυθµό. Έτσι κάθε στιγµή έχουµε τον ίδιο αριθµό µορίων, όχι όμως τα ίδια µόρια.
what do we get in a state of πραγματικής (ή θερμοδυναμικής) χηµικής ισορροπίας
η σύσταση (ποιοτική και ποσοτική) των αντιδρώντων και των προϊόντων παραμένει σταθερή και αµετάβλητη, εφόσον οι συνθήκες του πειράματος παραµένουν σταθερές.
how to check if a reaction has reached eq experimentally
προσθέτουμε καταλύτη και δούμε αν αυξάνει η συγκέντρωση σημαίνει ότι δεν είχε φτάσει σε φάση ισορροπία, αλλά αν μένει σταθερή σημαίνει ότι έχουμε ισρροπία
what are these reactions called? when they look like they reached eq but they hadn’t
γίνεται µε τόσο αργό ρυθµό, ώστε δίνεται η ψευδαίσθηση
ισορροπίας (φαινοµενική ισορροπία)
give the formulas Νόμος δράσεως μαζών σε αμφίδρομη αντίδραση and the formula when they reach eq
k1
aA+ bB ——> cC + dD
<——–
K-1
u1 = k1 [A]a x [B]b (square root)
u2 = k-1 [C]c x [D]d
K = k1/k-1 = conc of products / conc of reactants
what is k affected by?
temperature only
what does the value of K indicate?
Η τιμή της Κ μας δίνει πληροφορίες σχετικά με τη θέση της
ισορροπίας και εκφράζει την απόδοση της αντίδρασης:
- Κ > 103 ⇒ υπερισχύουν τα προϊόντα (ποσοτική αντίδραση),
μετατόπιση προς τα δεξιά. ——–>
<—
- 10-3 < Κ < 103 ⇒ τα προϊόντα και τα αντιδρώντα υπάρχουν
σε αξιόλογες ποσότητες. ———->
<———-
- Κ < 10-3 ⇒ υπερισχύουν τα αντιδρώντα (μικρή απόδοση),
μετατόπιση προς τα αριστερά —->
<————-
Πώς μπορούμε να προβλέψουμε αν μία χημική αντίδραση μπορεί να συμβεί ή όχι, και κάτω από ποιες συνθήκες μπορεί να συμβεί
πρέπει να υπολογίσουμε ένα θερμοδυναμικό μέγεθος που ονομάζεται ελεύθερη ενέργεια (G) :
. αυθόρμητη χημική αντίδραση (ΔG < 0) - χημική αντίδραση που συμβαίνει κάτω από ορισμένες συνθήκες
. μη-αυθόρμητη χημική αντίδραση (ΔG > 0) - χημική αντίδραση που δεν συμβαίνει κάτω από ορισμένες συνθήκες
. ΔGT = 0 τότε η αντίδραση είναι στην ισορροπία.
what’s the formula for ΔG
ΔGT= ΔGo + RTlnΚ
ΔGο = -RTlnΚ
Κ = exp(-ΔGo/RT)
what’s another formula for H μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας
ΔGο and explain its components
ΔGο = ΔΗο – ΤΔSο
ΔΗ είναι το ποσό θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται κατά την αντίδραση.
- ΔΗ<0 για τις εξώθερμες αντιδράσεις
- ΔΗ>0 για τις ενδόθερμες αντιδράσεις.
Η εντροπία (S) αποτελεί μέτρο της τάξης ή της αταξίας ενός
συστήματος. Μεγαλύτερη αταξία σημαίνει μεγαλύτερη
εντροπία.
what does the formula for ΔG show
Για ΔΗ<0 και ΔS>0 ⇒ ΔG<0 αυθόρμητη αντίδραση = exo
Για ΔΗ>0 και ΤΔS>ΔΗ ⇒ ΔG<0 αυθόρμητη αντίδραση = endo
what’s the principle of le chatelier
Εάν μια εξωτερική μεταβολή επιβληθεί σε ένα σύστημα που βρίσκεται σε ισορροπία τότε το σύστημα θα κινηθεί στην κατεύθυνση που να εξισορροπήσει αυτή την μεταβολή
list παράγοντες που επηρεάζουν τη χημική ισορροπία
- Θερμοκρασία.
- Πίεση.
- Συγκέντρωση αντιδρώντων ή προϊόντων.
- Διαλύτης.
- Επίδραση κοινού και μη κοινού ιόντος.
explain how each factor affects eq
1) temp:
increase temp goes to endo side για την απορρόφηση της επιπλέον θερμότητας.
decrease in temp goes to exo side για την παραγωγή επιπλέον θερμότητας
2) Πίεση:
increase pressure by decreasing the όγκου του αντιδραστήρα μετατόπιση της θέσης ισορροπίας προς την κατεύθυνση που οδηγεί σε μείωση της πίεσης, όπου θα υπάρχει μικρότερος αριθμός μορίων αερίου (the opposite happens in low pressure, and in the same pressure the reaction doesn’t go right or left).
3) συγκέντρωσης:
προς την κατεύθυνση που θα επιφέρει μείωση στη συγκέντρωση του μοριου που εχουμε σε μεγαλη concentration.
4) Διαλύτης:
συνήθως χρησιμοποιείται το Η2Ο.
Το Η2Ο,έχει μεγάλη διηλεκτρική σταθερά με αποτέλεσμα τον εύκολο διαχωρισμό των ιόντων μεταξύ τους σε αυτό. Ο ιονισμός των ασθενών ηλεκτρολυτών είναι μεγαλύτερος στο νερό παρά σε οργανικούς διαλύτες με μικρότερη διηλεκτρική σταθερά.
SOS όμοια διαλύουν όμοια
5) κοινού ιόντος
when an ion already present in the dissolved equation is added it shifts to the side where there isn’t that ion to balance it out
what is the συντελεστής ενεργότητας and formula
= καθαρός αριθμός και αποτελεί μέτρο της απόκλισης από την ιδανική συμπεριφορά = yi
ai = γi x Ci
ai = ενεργότητα ή ενεργός συγκέντρωση
Ci = η συγκέντρωση της ουσίας στο διάλυμα
what is the yi in πολύ αραιά ηλεκτρολυτικά διαλύματα and why
= 1
why? οι ενδοϊονικές και οι ενδομοριακές έλξεις είναι πολύ ασθενείς και θεωρούνται αμελητέες και οι συντελεστές ενεργότητας των ιόντων και των μορίων είναι περίπου ίσοι με 1.
what does the value of yi depend on? formula?
εξαρτάται από:
-φορτίο z του ιόντος
- την ιοντική ισχύ, μ ή Ι, του δ/τος
log yi = A.zi2 √ μ
I or μ = 1/2 τοταλ ( Ci Zi2 )
A = 0.51
Ci = η συγκέντρωση του ιόντος i στο δ/μα
