ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Όταν σε ένα χημικό σύστημα αποκατασταθεί ισορροπία οι ποσότητες όλων των σωμάτων που συμμετέχουν στο σύστημα παραμένουν αμετάβλητες αν δεν μεταβάλλουμε κανέναν από τους παράγοντες που επηρεάζουν την χημική ισορροπία. Οι παράγοντες αυτοί είναι η ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ, η ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ και η ΠΙΕΣΗ. Νόμος Le Chatelier - Van't Hoff ή «Αρχή της φυγής προ της βίας» Η μεταβολή ενός από τους παράγοντες που επηρεάζουν την ισορροπία μετατοπίζει την ισορροπία προς την κατεύθυνση εκείνη όπου τείνει να αναιρεθεί η εξωτερικά επιφερόμενη μεταβολή.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Η αύξηση της συγκέντρωσης ενός συστατικού του χημικού συστήματος μετατοπίζει την αντίδραση προς την κατεύθυνση που έχουμε κατανάλωση του συστατικού αυτού. Αντίθετα η μείωση της συγκέντρωσης ενός συστατικού μετατοπίζει την ισορροπία προς την κατεύθυνση παραγωγής του συστατικού αυτού.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ N2 3 H2 2 NH3 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ: Σχηματισμός αμμωνίας από άζωτο και υδρογόνο. Ν2 + 3Η2  2ΝΗ3 Αν αυξήσουμε το άζωτο ή το υδρογόνο (ή ελαττώσουμε την αμμωνία) η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά ενώ αντίθετα αν ελαττώσουμε το άζωτο ή το υδρογόνο (ή αυξήσουμε την αμμωνία) η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς τα αριστερά.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ 4 μόρια N2 8 μόρια H2 2 μόρια NH3 6 μόρια N2 8 μόρια H2 2 μόρια NH3 5 μόρια N2 5 μόρια H2 4 μόρια NH3 N2 3 H2 2 NH3

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ CoCl2(s) + 6H2O(g)  CoCl2∙6H2O(s) Η αύξηση της συγκέντρωσης των υδρατμών οδηγεί την ισορροπία προς τα δεξιά. Η μετατροπή του χλωριούχου κοβαλτίου (μπλε) σε ένυδρο χλωριούχο κοβάλτιο (κόκκινο) αποδεικνύει την ύπαρξη υδρατμών.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Η αύξηση της θερμοκρασίας μετατοπίζει την θέση της χημικής ισορροπίας προς την κατεύθυνση όπου «καταναλώνεται» θερμότητα δηλαδή προς την ενδόθερμη κατεύθυνση. Αντίθετα η ελάττωση της θερμοκρασίας οδηγεί την αντίδραση προς την κατεύθυνση όπου «παράγεται» θερμότητα δηλαδή προς την εξώθερμη κατεύθυνση.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Τι συμβαίνει στην Kc όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία; Όταν η αντίδραση είναι ενδόθερμη η σταθερά ισορροπίας αυξάνεται όταν ανεβαίνει η θερμοκρασία (και ελαττώνεται όταν κατεβαίνει η θερμοκρασία) σε αντίθεση με τις εξώθερμες αντιδράσεις όπου η σταθερά ισορροπίας ελαττώνεται όταν ανεβαίνει η θερμοκρασία (και αυξάνεται όταν κατεβαίνει). Μπορούμε να πούμε ότι αύξηση της θερμοκρασίας ευνοεί τις ενδόθερμες αντιδράσεις ενώ μείωση της θερμοκρασίας ευνοεί τις εξώθερμες.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ: Σχηματισμός αμμωνίας από άζωτο και υδρογόνο. Ν2 + 3Η2  2ΝΗ3 ΔΗ = - 22 Kcal  ΕΝΔΟΘΕΡΜΗ ΕΞΩΘΕΡΜΗ  Η αύξηση της θερμοκρασίας στην αντίδραση αυτή μετατοπίζει την ισορροπία αριστερά (ενδόθερμη πορεία) ενώ η ελάττωση της θερμοκρασίας την μετατοπίζει δεξιά (εξώθερμη πορεία)

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Η ισορροπία της παρακάτω αντίδρασης επηρεάζεται από την θερμοκρασία και έτσι με ψύξη μετατοπίζεται προς τα δεξιά, σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier, γι’ αυτό και το χρώμα του διαλύματος αλλάζει από μπλε σε ροδόχρωμο. CoCl42- + 6 H2O  Co(H2O)62+ + 4 Cl- ΔΗ <0 (μπλε) (ροδόχρωμο)

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Για να μπορεί η μεταβολή της πίεσης να επηρεάζει την θέση της χημικής ισορροπίας πρέπει να ισχύουν οι παρακάτω προϋποθέσεις: 1) Να υπάρχει ένα τουλάχιστον αέριο μέσα στο χημικό σύστημα. 2) Η διαφορά των συντελεστών των αερίων προϊόντων μείον τους συντελεστές των αερίων αντιδρώντων να είναι διαφορετική του μηδενός. Με άλλα λόγια να υπάρχει μεταβολή των mol των αερίων (μεταβολή όγκου) από το 1ο μέλος στο 2ο μέλος της αντίδρασης.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ 3) Η μεταβολή της πίεσης να επιτυγχάνεται με μεταβολή του όγκου (έμβολο) του δοχείου και όχι με εισαγωγή νέου αερίου (συνήθως ευγενούς) σε δοχείο σταθερού όγκου που περιέχει το σύστημα της ισορροπίας. Αν ισχύουν ΚΑΙ οι τρεις προηγούμενες προϋποθέσεις τότε αύξηση της πίεσης οδηγεί την ισορροπία προς την κατεύθυνση που έχουμε μείωση των mol των αερίων του συστήματος (μείωση όγκου του συστήματος) ενώ ελάττωση της πίεσης οδηγεί προς την κατεύθυνση που έχουμε αύξηση των mol των αερίων του συστήματος (αύξηση όγκου του συστήματος).

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Σχηματισμός αμμωνίας από άζωτο και υδρογόνο. Ν2 + 3Η2  2ΝΗ3 Αν το χημικό σύστημα των 3 σωμάτων βρίσκεται σε δοχείο με έμβολο και κατεβάσουμε το έμβολο (ΕΛΑΤΤΩΣΗ ΟΓΚΟΥ ΔΟΧΕΙΟΥ- ΑΥΞΗΣΗ ΠΙΕΣΗΣ) τότε η ισορροπία μετατοπίζεται δεξιά, ενώ αν ανεβάσουμε το έμβολο (ΑΥΞΗΣΗ ΟΓΚΟΥ ΔΟΧΕΙΟΥ - ΕΛΑΤΤΩΣΗ ΠΙΕΣΗΣ) τότε η ισορροπία μετατοπίζεται αριστερά. Αν το σύστημα βρισκόταν σε δοχείο σταθερού όγκου και αυξήσουμε την πίεση (με εισαγωγή π.χ. ευγενούς αερίου) τότε η ισορροπία ΔΕΝ μετατοπίζεται.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ N2 3 H2 2 NH3 7 μόρια N2 4 μόρια H2 3 μόρια NH3 6 μόρια N2 1 μόριο H2 5 μόρια NH3 ΑΥΞΗΣΗ ΠΙΕΣΗΣ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2: Σχηματισμός υδροϊωδίου από υδρογόνο και ιώδιο. Η2 + Ι2  2ΗΙ Στο παράδειγμα αυτό είτε βρισκόμαστε σε δοχείο σταθερού όγκου είτε βρισκόμαστε σε δοχείο μεταβλητού όγκου η ισορροπία ΔΕΝ μετατοπίζεται με μεταβολή πίεσης γιατί έχουμε ίδιο αριθμό mol αερίων στο 1ο και στο 2ο μέλος.

ΠΗΛΙΚΟ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να μελετήσουμε την αντίδραση της γενικής μορφής αΑ + βΒ  γΓ + δΔ Έτσι σε κλειστό δοχείο εισάγουμε ποσότητες των σωμάτων Α, Β, Γ και Δ. Το χημικό μας σύστημα βρίσκεται σε μία τυχαία κατάσταση (κατά πάσα πιθανότητα μη ισορροπίας) όπου οι συγκεντρώσεις των συστατικών του έχουν μια τυχαία αναλογία που καθορίζεται από το λεγόμενο πηλίκο συγκεντρώσεων Qc

ΠΗΛΙΚΟ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ Η σύγκριση του πηλίκου συγκεντρώσεων με την σταθερά χημικής ισορροπίας μας βοηθάει να καταλάβουμε αν το χημικό σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας ή όχι. Σε περίπτωση που δεν έχουμε χημική ισορροπία μπορούμε να καταλάβουμε προς ποια κατεύθυνση θα μετακινηθεί η αντίδραση ώστε να φθάσει στην χημική ισορροπία.

ΠΗΛΙΚΟ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ αΑ + βΒ  γΓ + δΔ Στην περίπτωση όπου Qc=Kc τότε είναι προφανές ότι το σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας άρα δεν θα έχουμε μεταβολή των συγκεντρώσεων. Αν Qc>Kc τότε για να αποκατασταθεί ισορροπία πρέπει το Qc να ελαττωθεί δηλαδή η αντίδραση θα μετακινηθεί προς τα αριστερά. Αντίθετα αν Qc<Kc τότε για να αποκατασταθεί ισορροπία πρέπει το Qc να αυξηθεί δηλαδή η αντίδραση θα μετακινηθεί προς τα δεξιά.