Promjena Gibbsove energije sa sastavom reakcijske smjese

Promjena Gibbsove energije s napredovanjem kemijske reakcije

p°,id xB *, p°, id cB p° hipotetska c°, id pB g l s aq Stanje Relativni aktivitet Izražavanje sastava Standardno stanje g pB p°,id l xB *, p°, id s aq cB p° hipotetska c°, id

Gibbsova energija u reakcijskom sustavu

Standardna konstanta ravnoteže

Standardna konstanta ravnoteže spontanost kemijske reakcije Primjeri:

EMPIRIJSKE KONSTANTE RAVNOTEŽA Tlačna konstanta ravnoteže N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)

Konstanta ravnoteže neke reakcije: 2 A + B ⇌ 3 M Kc = 0,028 Izračunajte ravnotežnu množinsku koncentraciju reaktanta B ako su ravnotežne koncentracije c(A) = 210-4 mol dm-3 i c(M) = 3,510-5 mol dm-3. 2. Konstanta ravnoteže reakcije: CO2(g) + H2(g) ⇌ CO(g) + H2O(g) pri 1000 °C iznosi Kp = 0,52. Izračunajte parcijalni tlak razvijenog ugljikova(II) oksida i ukupni tlak u reakcijskoj smjesi ako su u ravnoteži: p(CO2) = 1,2 bar, p(H2) = 0,8 bar i p(H2O) = 0,56 bar.

CH3COOH(aq) ⇄ CH3COO-(aq)+H+(aq) Koncentracijska konstanta ravnoteže CH3COOH(aq) ⇄ CH3COO-(aq)+H+(aq)

3. Izračunajte pH vodene otopine octene kiseline koncentracije 0,1 mol dm-3. Konstanta ravnoteže disocijacije octene kiseline je Kc = 1,7510-5 mol dm-3. 4. Izračunajte pH pufera vodene otopine mravlje kiseline c = 0,002 mol dm-3 i kalijeva formiata c = 0,01 mol dm-3. Konstanta ravnoteže disocijacije mravlje kiseline je Kc = 1,7710-4 mol dm-3.

NaCl(s) ⇄ Na+(aq) + Cl-(aq)

5. Izračunajte koncentraciju zasićenih otopina sljedećih soli pri 25 °C: Ks / mol2 dm-6 s / mol dm-3 AgCl 1,810-10 PbBr2 6,610-6 CaSO4 7,110-5 KClO4 1,0510-2 NaCl 37,7

H2O(l) ⇄ H+(aq) + OH-(aq) Disocijacija vode H2O(l) ⇄ H+(aq) + OH-(aq) Definicija pH

Otapanje kisika u vodi O2(g) ⇄ O2(aq)

Ovisnost standardne konstante ravnoteže o temperaturi 2. Prisustvo katalizatora ne utječe na ravnotežni doseg! 3. Temperatura Ovisnost standardne konstante ravnoteže o temperaturi LeChatelier-ov princip Zagrijavanjem ravnotežne smjese egzotermne reakcije produkti prelaze u reaktante. Zagrijavanjem ravnotežne smjese endotermne reakcije reaktanti prelaze u produkte.  Indirektna metoda za određivanje predznaka reakcijske entalpije

8. Pretpostavite kako će povećanje temperature utjecati na pomak kemijske ravnoteže u navedenim kemijskim reakcijama: CO2(g) + Ca(OH)2(s) ⇄ CaCO3(s) + H2O(l); ΔrH = –113 kJ mol–1 N2(g) +3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g); ΔrH = –92,6 kJ mol–1 HCl(aq) + NaOH(aq) ⇄ NaCl(aq) + H2O(l); ΔrH = –55,2 kJ mol–1

LeChatelier-ov princip 4. Tlak kompresija (mijenjaju se parcijalni tlakovi A i B ali se ne mijenja njihov omjer!!!) LeChatelier-ov princip Kada se sustav u ravnoteži stlači sastav plinske faze nastoji se prilagoditi na taj način da se smanji broj čestica u plinskoj fazi.

FeO(s) + CO(g) ⇄ Fe(s) + CO2(g) 3 H2(g) + N2(g) ⇄ 2 NH3(g) 9. Pretpostavite kako će povećanje tlaka utjecati na ravnotežni sastav sljedećih kemijskih reakcija i objasnite svoju pretpostavku: 2H2S(g) ⇄ 2 H2(g) + S2(g) FeO(s) + CO(g) ⇄ Fe(s) + CO2(g) 3 H2(g) + N2(g) ⇄ 2 NH3(g) 2 H2(g) + O2(g) ⇄ 2 H2O(g) 2 H2(g) + O2(g) ⇄ 2 H2O(l)

Zadaci 1. Standardna entalpija za reakciju 3H2(g) + N2(g)  2NH3(g) iznosi –92,2 kJ mol-1, a standardna Gibbsova energija –32,9 kJ mol-1 pri 298 K. Odredite standardnu reakcijsku Gibbsovu energiju pri 500 K i 1000 K. Da li je reakcija spontana pri sobnoj temperaturi? Da li je stvaranje amonijaka pospješeno povišenjem temperature? Pretpostavite da je reakcijska entalpija konstantna kroz zadani temperaturni interval. 2. Dušikov(III) oksid disocira prema jednadžbi: N2O3(g)⇌NO2(g) + NO(g). Uz početnu množinu od 1 mola N2O3 pri  = 25 °C i tlaku od 1 bara ravnotežni doseg reakcije iznosi 0,3 mol. Izračunajte ΔrG za navedenu reakciju. 3. Na sobnoj temperaturi NO2 je u ravnoteži s N2O4. Većina monomera i dimera prisutnih u ravnoteži mogu se odrediti praćenjem parcijalnih tlakova. Tako su pri dvije različite temperature dobiveni slijedeći podaci: Izračunajte K, rG, rS i rH reakcije dimerizacije pri 298 K. T / K p(NO2)/mmHg p(N2O4)/mmHg 298 46 23 305 68 30

Teme za ponavljanje 5 Ovisnost Gibbsove energije o dosegu reakcije. Veza standardne reakcijske Gibbsove energije i standardne konstante ravnoteže. Što su empirijske konstante ravnoteže, a što standardna (termodinamička) konstanta ravnoteže. O čemu ovisi standardna konstanta ravnoteže? Utjecaj temperature na topljivost plinova. Utjecaj temperature na topljivost soli.