Kemiallinen tasapaino Flashcards
tasapainoreaktio
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
tasapainotila
etenevän ja palautuvan reaktion reaktionopeudet ovat yhtä suuret, joten tasapainotilassa reaktioastiassa olevat tasapainokonsentraatiot eivät muutu
tasapainovakion K lauseke
tasapainoreaktioiden kuvailemiseksi määritelty lauseke, joka on johdettu etenevän ja palautuvan reaktion reaktionopeuksista
tasapainovakio K
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
mitkä konsentraatiot tasapainovakion lausekkeeseen sijoitetaan AINA?
TASAPAINOKONSENTRAATIOT [mol/dm^3 eli M]
mistä tasapainovakion yksikkö on riippuvainen?
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
mistä K on riippuvainen ja mistä ei?
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)
huomioidaanko tasapainovakion lausekkeeseen kiinteiden aineiden ja liuottimien konsentraatiot?
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
mitä jos tasapainovakion arvo K on hyvin suuri (K>1000)?
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)
mitä jos tasapainovakion arvo K on hyvin pieni (K<0.001)?
lähtöaineita huomattavasti enemmän kun tuotteita
mitä jos tasapainovakion arvo K on n. 1?
tuotteita ja lähtöaineita on tasapainotilassa merkittävästi läsnä
voidaanko K arvosta päätellä mitään etenevän tai palautuvat reaktion nopeuksista?
ei
mikä yhteys etenevällä (K) ja palautuvalla (K’) tasapainovakiolla on? (matemaattisesti)
K’ = 1 / K
-> K*K’ = 1
alkukonsentraatiot vs tasapainokonsentraatiot
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)
minkälaista taulukkoa hyödynnetään tasapainolaskuissa?
alkutila-muutos-tasapainotila
Le Chatelier’n periaate
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
mitä tapahtuu jos lähtöainetta lisätään tasapainotilassa olevaan reaktiosysteemiin?
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
mitä tapahtuu jos reaktiotuotetta lisätään tasapainotilassa olevaan reaktiosysteemiin?
reaktiosysteemi tekee lisää lähtöaineita, kunnes uusi tp tila saavutettu
-> K:n arvo pysyy samana, mutta sekä lisätyn lähtöaineen että reaktiotuotteiden uudet (korkeammat)
mitä tapahtuu jos reaktiotuotetta poistetaan tasapainotilassa olevasta reaktiosysteemistä?
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)
mitä tapahtuu jos reaktiosysteemin painetta kasvatetaan pienentämällä reaktioastian tilavuutta?
systeemi pyrkii vastustamaan paineen kasvua etenemällä siihen suuntaan, jonka tuotteena vähemmän kaasuhiukkasia
mitä tapahtuu tasapainoreaktiolle, jos lämpötilaa nostetaan?
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
mikä aiheuttaa AINA tasapainovakion K arvon muutoksen?
lämpötilan muutos
mitä reaktio-osamäärä Q:n avulla voidaan arvioida?
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
miksi reaktio-osamäärä Q:ta kutsutaan niukkaliukoisen suolan yhteydessä?
ionituloksi
mitä eroa K:lla ja Q:lla?
tasapainovakion K lausekkeeseen sijoitetaan VAIN tasapainokonsentraatioita, toisin kuin Q:n lausekkeeseen voidaan sijoittaa konsentraatiot halutulta ajanhetkeltä ja verrata sitä K:hon.
