Reguła przekory - teoria

reguła przeciwdziałania / reguła le Chateliera-Brauna

Wprowadzenie

Podczas zachodzenia reakcji odwracalnych ustala się równowaga chemiczna. Jest to stan dynamiczny, w którym szybkości przemiany substratów w produkty i produktów w substraty są takie same. Stała równowagi to współczynnik, który określa stosunek stężeń produktów i substratów, przy którym reakcja jest właśnie w stanie równowagi chemicznej.

Stan równowagi (NIE stała!) może zostać zaburzony przez zmianę warunków reakcji. Wówczas układ będzie dążył do wytworzenia nowego stanu, tak aby zmniejszyć wpływ czynnika powodującego zakłócenie (powrócić do równowagi).

RÓWNOWAGA CHEMICZNA MOŻE SIĘ ZMIENIĆ POD WPŁYWEM:

  • Zmiany stężenia substratu lub produktu.
  • Zmiany temperatury.
  • Zmiany ciśnienia substratu lub produktu w stanie gazowym.

Wpływ stężenia substratów i produktów

DODANIE SUBSTRATU

Gdy dodajemy substrat powodujemy wzrost jego stężenia. Zgodnie z wyrażeniem na stałą równowagi stosunek stężeń substratów do produktów musi być niezmienny. Aby zrekompensować wzrost stężenia substratu dojdzie do wzrostu szybkości tworzenia produktu. Wówczas stężenie substratu będzie malało, a stężenie produktu będzie rosło, aż układ osiągnie stan równowagi.

Równowaga chemiczna przesuwa się w prawo

 

 

USUNIĘCIE SUBSTRATU

Gdy usuwamy substrat powodujemy spadek jego stężenia. Aby to zrekompensować dochodzi do wzrostu szybkości rozkładu produktu (a więc tworzenia substratu). Wówczas stężenie substratu będzie rosło, a stężenie produktu będzie malało, aż układ osiągnie stan równowagi.

Równowaga chemiczna przesuwa się w lewo

 

DODANIE PRODUKTU

Gdy dodajemy produkt powodujemy wzrost jego stężenia. Aby to zrekompensować dojdzie do wzrostu szybkości tworzenia substratu. Wówczas stężenie produktu będzie malało, a stężenie substratu będzie rosło, aż układ osiągnie stan równowagi.

Równowaga chemiczna przesuwa się w lewo

 

USUNIĘCIE PRODUKTU 

Gdy usuwamy produkt powodujemy spadek jego stężenia. Aby to zrekompensować dochodzi do wzrostu szybkości jego tworzenia. Wówczas stężenie substratu będzie malało, a stężenie produktu będzie rosło, aż układ osiągnie stan równowagi.

Równowaga chemiczna przesuwa się w prawo

Wpływ ciśnienia substratów i produktów

WPŁYW CIŚNIENIA ROZPATRUJEMY GDY:

  1. Co najmniej jeden z substratów lub produktów jest gazem
  2. Podczas reakcji dochodzi do zmiany objętości

 

REAKCJE ZACHODZĄCE ZE ZMNIEJSZENIEM OBJĘTOŚCI

Wpływ ciśnienia najlepiej wyobrazić sobie na dwóch balonikach. W jednej ręce (tutaj lewa) trzymamy duży balonik (4 objętości), a w drugiej, prawej, mały (2 objętości). Wzrost ciśnienia powoduje ściskanie baloników. Wówczas powietrze będzie się przemieszczać przez niewidzialną rurkę od większego balonika do mniejszego, bo ta sama siła „wydusi” więcej gazu właśnie z tego większego balonika. Gaz przemieszcza się od lewej do prawej ręki i tak samo będzie się przesuwała równowaga chemiczna.

Równowaga chemiczna przesuwa się w prawo

Obniżenie ciśnienia powoduje rozkurczenie baloników. Wówczas większy balonik będzie intensywniej zasysał gaz niż ten mniejszy. Powietrze będzie przepływało od prawej do lewej ręki. Tak samo będzie się przesuwała równowaga chemiczna.

Równowaga chemiczna przesuwa się w lewo

 

REAKCJE ZACHODZĄCE ZE ZWIĘKSZENIEM OBJĘTOŚCI 

Tak jak w poprzednim przypadku wyobrażamy sobie dwa baloniki. W jednej ręce (tutaj lewa) trzymamy mały balonik (1 objętość), a w drugiej, prawej, duży (2 objętości). Wzrost ciśnienia powoduje ściskanie baloników. Wówczas powietrze będzie się przemieszczać przez niewidzialną rurkę od większego balonika do mniejszego, bo ta sama siła „wydusi” więcej gazu właśnie z tego większego balonika. Gaz przemieszcza się od prawej do lewej ręki i tak samo będzie się przesuwała równowaga chemiczna.

Równowaga chemiczna przesuwa się w lewo

Obniżenie ciśnienia powoduje rozkurczenie baloników. Wówczas większy balonik będzie intensywniej zasysał gaz niż ten mniejszy. Powietrze będzie przepływało od lewej do prawej ręki. Tak samo będzie się przesuwała równowaga chemiczna.

Równowaga chemiczna przesuwa się w prawo

Wpływ temperatury

W przypadku reakcji egzotermicznej temperaturę możemy traktować jak zmianę stężenia produktu, ponieważ zachodzi ona z wydzieleniem ciepła. Wzrost temperatury powoduje przesunięcie równowagi chemicznej w lewo, a jej spadek w prawo.

W przypadku reakcji endotermicznej temperaturę możemy traktować jak zmianę stężenia substratu, ponieważ wymaga ona dostarczenia ciepła. Wzrost temperatury powoduje przesunięcie równowagi chemicznej w prawo, a jej spadek w lewo.

Matura Maj 2024 zadanie 13

Stężeniowa stała równowagi reakcji zilustrowanej poniższym równaniem:

CO2 (g) + H2 (g) ⇄ CO (g) + H2O (g)  

Δ𝐻 > 0

w temperaturze T wynosi 1,0.

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1. Zwiększenie ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const) w opisanym układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało wzrostem wydajności reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary wodnej.

P / F

2. Obniżenie temperatury w warunkach izobarycznych (p = const) w opisanym układzie będącym w stanie równowagi będzie skutkowało zmniejszeniem wartości stałej równowagi reakcji otrzymywania tlenku węgla(II) i pary wodnej.

P / F

ROZWIĄZANIE

Zasady oceniania 1 pkt – poprawne wskazanie dwóch odpowiedzi. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie 1. F; 2. P