Η σημασία της σταθεράς χημικής ισορροπίας

Ως χημική ισορροπία ορίζεται η κατάσταση στην οποία:

—1)συμβαίνουν δύο αντίθετες αντιδράσεις

—2)οι ταχύτητες των δύο αντίθετων αντιδράσεων είναι ίσες.

—3)δε μεταβάλλονται οι ποσότητες αντιδρώντων και προϊόντων με το πέρασμα του χρόνου.

—Για να επέλθει μία αντίδραση σε κατάσταση  χημικής ισορροπίας θα πρέπει αυτή να είναι αμφίδρομη, να εκτυλίσσεται δηλαδή προς δύο κατυθύνσεις. Στην κατάσταση ισορροπίας οι ποσότητες των σωμάτων που μετέχουν στην αντίδραση δε μεταβάλλονται με την πάροδο του χρόνου.Το γεγονός αυτό βέβαια δε σημαίνει ότι η ισορροπία που αποκαθίσταται είναι στατική.Αντιθέτως είναι δυναμική.Αυτό σημαίνει ότι οι δύο αντίθετες αντιδράσεις είναι σε εξέλιξη, απλώς επειδή διεξάγονται πλέον με την ίδια ταχύτητα, η ποιοτική και ποσοτική σύσταση του μίγματος παραμένει αμετάβλητη.

—Ως σταθερά χημικής ισορροπίας ορίζεται το πηλίκο του γινομένου των δρώσων μαζών των προϊόντων προς το γινόμενο των δρώσων μαζών των αντιδρώντων.Δρώσα μάζα είναι η συγκέντρωση ενός σώματος υψωμένο σε εκθέτη, ο οποίος είναι ίσος με τον αντίστοιχο στοιχειομετρικό συντελεστή με τον οποίο το σώμα συμμετέχει στη χημική εξίσωση της χημικής αντίδρασης.Εφόσον στη Χ.Ι δε μεταβάλλονται οι ποσότητες των σωμάτων το παραπάνω πηλίκο θα παραμένει σταθερό.Η σταθερά χημικής ισορροπίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία και όταν αυτή παραμένει σταθερή η Kc θα παραμένει σταθερή.Στην προσομοίωση που ακολουθεί έχουμε εισάγει σε ένα δοχείο κάποιες μπλε μπάλες, οι οποίες μετατρέπονται σε κόκκινεςκαι το αντίστροφο.

http://employees.oneonta.edu/viningwj/sims/equilibrium_constant_s.html

—Παρατηρούμε δηλαδή την αντιστρεπτή διεργασία

—Μπλε μπάλες↔Κόκκινες μπάλες.

—Η θερμοκρασία μπορεί να οριστεί κατ’ επιλογή σας σε υψηλή ή χαμηλή όπως επίσης και η τιμή της σταθεράς χημικής ισορροπίας που επιθυμείτε.

—Παράδειγμα

—Ας υποθέσουμε ότι επιλέγουμε 30 μπλε μπάλες, υψηλή θερμοκρασία(μεγάλη κινητική ενέργεια των μορίων) και τιμή Kc=1. Για να είναι η τιμή της σταθεράς ίση με τη μονάδα θα πρέπει στην ισορροπία όσες είναι οι κόκκινες να είναι και οι μπλε ώστε το πηλίκο να κάνει ένα.Επειδή η ισορροπία είναι δυναμική και όχι στατική ενδέχεται στιγμιαία οι μπάλες όπως θα δείτε να διαφέρουν κατά μία. Γρήγορα όμως το σύστημα επανέρχεται και πάλι στη μεταξύ τους ισότητα.

Η μπλε καμπύλη απεικονίζει τη μεταβολή των μπλε μπαλών στη μονάδα του χρόνου ενώ η κόκκινη των κόκκινων μπαλών.Παρατηρείστε ότι η μπλε φθίνει ενώ η κόκκινη ανέρχεται για να συναντηθει με την μπλε στη Χ.Ι

—