Kemiallinen tasapaino

Question 1

tasapainoreaktio

Answer 1

reaktio, jossa etenevän reaktion lisäksi tapahtuu samanaikaisesti palautuva reaktio: reaktioastiassa on siis läsnä aina lähtöaineita sekä reaktiotuotteita; ajan kuluessa (suljettuun) reaktiosysteemiin muodostuu tasapainotila jossa etenevän ja palautuvan reaktion reaktionopeudet ovat yhtä suuret

Question 2

tasapainotila

Answer 2

etenevän ja palautuvan reaktion reaktionopeudet ovat yhtä suuret, joten tasapainotilassa reaktioastiassa olevat tasapainokonsentraatiot eivät muutu

Question 3

tasapainovakion K lauseke

Answer 3

tasapainoreaktioiden kuvailemiseksi määritelty lauseke, joka on johdettu etenevän ja palautuvan reaktion reaktionopeuksista

Question 4

tasapainovakio K

Answer 4

kuvaa tasapainotilan koostumusta vastaten siihen, kuinka paljon reaktiotuotteita on muodostunut ja kuinka paljon lähtöaineita on jäljellä reaktioastiassa

-sen laskemiseen tarvitaan kaikkien tasapainovakion K lausekkeessa olevien aineiden tasapainokonsentraatiot

Question 5

mitkä konsentraatiot tasapainovakion lausekkeeseen sijoitetaan AINA?

Answer 5

TASAPAINOKONSENTRAATIOT [mol/dm^3 eli M]

Question 6

mistä tasapainovakion yksikkö on riippuvainen?

Answer 6

reaktion stoikiometrisista kertoimista, esim. ammoniakin valmistus:

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

K = [NH3]^2 / [N2][H2]^3

eli

K = M^2 / M * M^3 = 1 / M^2 = M^-2

Question 7

mistä K on riippuvainen ja mistä ei?

Answer 7

riippumaton lähtöaineiden alkukonsentraatioista, mutta riippuvainen lämpötilasta eli K:n arvoa voidaan hyödyntää laskuissa VAIN jos reaktio tapahtuu samassa lämpötilassa kuin K:n arvo on määritetty (yleensä voi kuitenkin olettaa saman lämpötilan)

Question 8

huomioidaanko tasapainovakion lausekkeeseen kiinteiden aineiden ja liuottimien konsentraatiot?

Answer 8

ei.
esim. NH3 (aq) + H2O (l) NH4+(aq) + OH-(aq)

K=[NH4+][OH-]/[NH3] eli vesi, joka on liuotin: sitä ei merkitä tasapainovakion lausekkeeseen

mutta huom! jos esim. vesi on reaktiotuote kuten esteröitymisreaktiossa esim, niin silloin vesi merkitään tasapainovakion lausekkeeseen

huom2! jos kaikki reaktioon osallisuvat lähtöaineet ja reaktiotuotteet ovat liquid, niin silloin tasapainovakion voi laskea

Question 9

mitä jos tasapainovakion arvo K on hyvin suuri (K>1000)?

Answer 9

tasapainoasemassa reaktiotuotteita huomattavasti enemmän läsnä kuin lähtöaineita

(tämä tulee myös loogisesti tasapainovakion kaavasta: osoittajassa eli jaettavassa, tuotteiden konsentraatio, joten jos se on suuri -> verrattuna nimittäjän eli jakajan)

Question 10

mitä jos tasapainovakion arvo K on hyvin pieni (K<0.001)?

Answer 10

lähtöaineita huomattavasti enemmän kun tuotteita

Question 11

mitä jos tasapainovakion arvo K on n. 1?

Answer 11

tuotteita ja lähtöaineita on tasapainotilassa merkittävästi läsnä

Question 12

voidaanko K arvosta päätellä mitään etenevän tai palautuvat reaktion nopeuksista?

Answer 12

ei

Question 13

mikä yhteys etenevällä (K) ja palautuvalla (K’) tasapainovakiolla on? (matemaattisesti)

Answer 13

K’ = 1 / K

-> K*K’ = 1

Question 14

alkukonsentraatiot vs tasapainokonsentraatiot

Answer 14

ilmoittaa aineen konsentraation ennen kuin reaktio on alkanut -> reaktion aikanaa alkukonsentraatiot muuttuvat

tasapainotilan asetutttua etenevä ja palautuva reaktio tapahtuvat yhtä suurella nopeudella -> tasapainokonsentraatiot (eivät enää muutu)

Question 15

minkälaista taulukkoa hyödynnetään tasapainolaskuissa?

Answer 15

alkutila-muutos-tasapainotila

Question 16

Le Chatelier’n periaate

Answer 16

jos tasapainotilassa olevaan reaktiosysteemiin kohdistetaan muutos, pyrkii reaktiosysteemi vastustamaan tehtyä muutosta -> sen perusteella voidaan ennustaa, mihin suuntaan reaktio etenee, kun aineiden konsentraatiota, painetta tai lämpötilaa muutetaan

Question 17

mitä tapahtuu jos lähtöainetta lisätään tasapainotilassa olevaan reaktiosysteemiin?

Answer 17

reaktio ei ole silloin enää siis tasapainossa (liikaa lähtöainetta tasapainotilaan nähden) -> joten reaktiosysteemi pyrkii hakeutumaan takaisin tasapainoon tekemällä lähtöaineista lisää reaktiotuotteita

-> K:n arvo pysyy samana, mutta sekä lisätyn lähtöaineen että reaktiotuotteiden uudet tasapainokonsentraatiot ovat suuremmat

Question 18

mitä tapahtuu jos reaktiotuotetta lisätään tasapainotilassa olevaan reaktiosysteemiin?

Answer 18

reaktiosysteemi tekee lisää lähtöaineita, kunnes uusi tp tila saavutettu

-> K:n arvo pysyy samana, mutta sekä lisätyn lähtöaineen että reaktiotuotteiden uudet (korkeammat)

Question 19

mitä tapahtuu jos reaktiotuotetta poistetaan tasapainotilassa olevasta reaktiosysteemistä?

Answer 19

reaktiosysteemi pyrkii vastustamaan muutosta tekemällä lähtöaineista reaktiotuotteita, kunnes uusi tp tila saavutettu

-> K:n arvo pysyy samana, mutta sekä lisätyn lähtöaineen että reaktiotuotteiden uudet (pienemmät)

Question 20

mitä tapahtuu jos reaktiosysteemin painetta kasvatetaan pienentämällä reaktioastian tilavuutta?

Answer 20

systeemi pyrkii vastustamaan paineen kasvua etenemällä siihen suuntaan, jonka tuotteena vähemmän kaasuhiukkasia

Question 21

mitä tapahtuu tasapainoreaktiolle, jos lämpötilaa nostetaan?

Answer 21

lämpötilan nousu aina nopeuttaa kemiallista reaktiota, mutta lämpötilan muutokset reaktion tasapainotilaan voidaan perustella vasta sitten, kun tiedetään onko reaktio endoterminen vai eksoterminen

lämpötilaa nostettaessa, pyrkii systeemi vastustamaan tehtyä muutosta mikä aiheuttaa reaktion tasapainotilan siirtymisen endotermisen reaktion suuntaan, koska endoterminen reaktio sitoo lämpöä ympäristöstä, jolloin ympäristön lämpötila saadaan laskemaan ja tehtyä muutosta vastustetaan

Question 22

mikä aiheuttaa AINA tasapainovakion K arvon muutoksen?

Answer 22

lämpötilan muutos

Question 23

mitä reaktio-osamäärä Q:n avulla voidaan arvioida?

Answer 23

onko reaktio tasapainossa tarkasteltavana ajanhetkenä
jos Q = K -> reaktio saavuttanut tasapainon
jos Q < K -> reaktiossa tasapainotilaan nähden liikaa lähtöaineita jäljellä joten reaktio etenee tuotteiden suuntaan
jos Q > K -> reaktioseoksessa on tasapainotilaan nähden liikaa reaktiotuotteita, eli reaktio etenee lähtöaineiden suuntaan

Question 24

miksi reaktio-osamäärä Q:ta kutsutaan niukkaliukoisen suolan yhteydessä?

Answer 24

ionituloksi

Question 25

mitä eroa K:lla ja Q:lla?

Answer 25

tasapainovakion K lausekkeeseen sijoitetaan VAIN tasapainokonsentraatioita, toisin kuin Q:n lausekkeeseen voidaan sijoittaa konsentraatiot halutulta ajanhetkeltä ja verrata sitä K:hon.