ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

Μονόδρομη αντίδραση: 1.Είναι η αντίδραση που γίνεται προς μια μόνο κατεύθυνση. 2.Μετά το τέλος ένα τουλάχιστον από τα αντιδρώντα σώματα δεν υπάρχει στο σύστημα. 3.Συμβολίζονται με ένα βέλος μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων. Αμφίδρομη αντίδραση: 1.Είναι η αντίδραση που γίνεται και προς τις δύο κατευθύνσεις. 2.Το σύστημα μπορεί να καταλήξει σε κατάσταση χημικής ισορροπίας (Χ.Ι.). 3.Συμβολίζονται με δύο βέλη αντίθετης φοράς μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων.

ΧΡΟΝΟΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ Οι συγκεντρώσεις αντιδρώντων και προϊόντων σταθεροποιούνται

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 1 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ

ΧΡΟΝΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ Οι ταχύτητες των αντίθετων αντιδράσεων εξισώνονται u 1 = u 2

Η χημική ισορροπία είναι μία δυναμική ισορροπία. Δηλαδή, οι αντιδράσεις δεν σταματούν, αντίθετα εξακολουθούν να γίνονται με ίσες ταχύτητες. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα η ποσότητα κάθε συστατικού που καταναλώνεται να είναι ίση με αυτή που σχηματίζεται στη μονάδα του χρόνου. Δυναμική ισορροπία έχουμε και σε φυσικά φαινόμενα, π.χ. ισορροπία νερού-υδρατμών σε κλειστό δοχείο ορισμένης θερμοκρασίας. H 2 O (l) ⇄ H 2 O (g)

ΕΙΔΗ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Ομογενή ισορροπία τα αντιδρώντα και προϊόντα βρίσκονται στην ίδια φάση π.χ. Ν 2 (g) + 3H 2 (g) ⇄ 2NH 3 (g) Ετερογενή ισορροπία τα αντιδρώντα και προϊόντα βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις π.χ. CaCO 3 (s) ⇄ CaO(s) + CO 2 (g)

Απόδοση χημικής αντίδρασης ποσότητα ουσίας που σχηματίζεται πρακτικά (αμφίδρομη) ποσότητα ουσίας που θα σχηματιζόταν θεωρητικά (μονόδρομη) α = Η απόδοση μίας αμφίδρομης αντίδρασης: 0 < α < 1 ή 0 < α% < 100 Η απόδοση μίας μονόδρομης αντίδρασης: α = 1 ή α = 100% Όσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση μίας αντίδρασης, τόσο στην αντίδραση κυριαρχεί η φορά προς τα δεξιά.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 2 Σε κενό δοχείο 2L εισάγονται 5 mol N 2 και 6 mol Η 2 και αποκαθίσταται η ισορροπία: Στην κατάσταση ισορροπίας περιέχονται 3 mol ΝΗ 3. Να υπολογίσετε: α) τον βαθμό μετατροπής του N 2 και του Н 2, β) την απόδοση της αντίδρασης. γ) Να σχεδιάσετε την καμπύλη αντίδρασης για καθένα από τα συστατικά.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 3 Σε δοχείο 8,2L εισάγονται 2 mol Η 2 και 3 mol Ι 2, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία στους 27 0 C : Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 75%, να υπολογιστεί η πίεση του δοχείου στην ισορροπία.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 4 Σε δοχείο εισάγονται ποσότητες για τα σώματα Α και Β: α) Ποιοι οι συντελεστές x και y; β) Ποια η απόδοση της αντίδρασης;

Η τραγική ιστορία του Fritz Haber

Fritz Haber 1868 «πατέρας των χημικών όπλων»

Στις αρχές του 20 ου αιώνα υπήρχε ανάγκη σε παγκοσμίως για, NH 4 NO 3, για λιπάσματα ασχολήθηκε με την σύνθεση της αμμωνίας N 2 (g) + 3H 2 (g) ⇄ 2NH 3 (g) απέτρεψε την πείνα εξαιτίας του υπερπληθυσμού της Γης. τιμήθηκε με το Nobel Χημείας

Επιχείρηση «Αμμωνία» N 2 (g) + 3 H 2 (g) ⇄ 2 NH 3 (g) Δοκιμάζει: 1.υψηλές θερμοκρασίες (  1000  C), 2.χαμηλές πιέσεις και 3.Fe(s) ως καταλύτη. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ => μικρή αποδοση

ΑΡΧΗ LE CHATELIER Henry–Louis Le Chatelier Γάλλος χημικός. Όταν μεταβάλλουμε ένα από τους συντελεστές ισορροπίας (συγκέντρωση, πίεση, θερμοκρασία) η θέση της ισορροπίας μετατοπίζεται προς εκείνη την κατεύθυνση που τείνει να αναιρέσει τη μεταβολή που επιφέραμε.

Α. Μεταβολή της συγκέντρωσης Α Π

γ. Μεταβολή της συγκέντρωσης Α Π

3 Ο ΠΕΙΡΑΜΑ CoCl 2 χ 6H 2 O + 2HCl H 2 CoCl 4 + 6H 2 O ροδόχρωμο κυανό CoCl 2 χ 6H 2 O + 2HCl H 2 CoCl 4 + 6H 2 O ροδόχρωμο κυανό

Η συγκέντρωση δεν είναι παράγοντας της Χ.Ι., για στερεή ουσία Αύξηση συγκέντρωσης => ΘΧΙ προς την άλλη μεριά Μείωση συγκέντρωσης => ΘΧΙ προς την ίδια μεριά Συμπέρασμα

Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) ⇄ 2ΝΗ 3 (g)

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 5` α) Τι θα πάθουν οι ποσότητες των Α, Β και Γ εάν προσθέσω μία ποσότητα Α; Α(g) + Β(g) ⇄ Γ(g) β) Τι θα πάθουν οι απόδοση ποσότητες των Β και Γ εάν προσθέσω μία ποσότητα Α; Α(s) + Β(g) ⇄ Γ(g) γ) Τι θα πάθει η απόδοση παραγωγής αμμωνίας εάν προσθέσω διάλυμα HCl, υγροποιηση, αερας, καταλυτησ; Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) ⇄ 2ΝΗ 3 (g)

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 5 δ) Να γίνουν οι καμπύλες της Α(g) ⇄ 2Β(g) μετά την στιγμή t 1, όπου προσθέτουμε ποσότητα Α

Β. Μεταβολή της θερμοκρασίας Α Π εξώθερμη αντίδραση → ←ενδόθερμη αντίδραση

Διοξειδίου του αζώτου (ΝΟ 2 ) σε διαφορετικές θερμοκρασίες 2ΝΟ 2 N 2 O 4 ΚΟΚΚΙΝΟΑΧΡΩΜΟ

Συμπέρασμα Η θερμοκρασία είναι παράγοντας για κάθε Χ.Ι. Αύξηση θερμοκρασίας => ΘΧΙ προς τις ενδόθερμες Μείωση θερμοκρασίας => ΘΧΙ προς τις εξώθερμες

°C Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) ⇄ 2ΝΗ 3 (g), ΔΗ<0

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 6 α) Τι θα πάθουν οι ποσότητες των Α, Β, Γ εάν αυξηθεί η Τ; Α(g) + Β(g) ⇄ Γ(g), ΔΗ<0 β) Τι πρέπει να πάθει η Τ για να αυξηθεί η ποσότητα του Β; Α(g) + Β(g) ⇄ Γ(g) ΔΗ>0 γ) Mε μείωση της Τ παρατηρείται αύξηση της απόδοσης. Η προς τα δεξιά αντίδραση είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη; Α(g) + Β(g) ⇄ Γ(g) καμπυλες

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 6 δ) Να γίνουν οι καμπύλες της Α(g) ⇄ 2Β(g), ΔΗ>0 μετά την στιγμή t 1, όπου μειώνεται η Τ.

Α Η 2 Ο (l) Γ. Μεταβολή της πίεσης Η 2 Ο (g)

Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) ⇄ 2ΝΗ 3 (g)

Η πίεση είναι παράγοντας της Χ.Ι., εάν: μια τουλάχιστον από τις ουσίες είναι αέρια υπάρχει μεταβολή στα mol των αερίων Αύξηση πίεσης => μείωση όγκου => ΘΧΙ προς τα λιγότερα mol αερίων Συμπέρασμα

° C Πίεση: 200 atm Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) ⇄ 2ΝΗ 3 (g), ΔΗ<0

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 7 α) Τι θα πάθουν οι ποσότητες των Α, Β, Γ εάν αυξηθεί η P του δοχείου με μεταβολή του V; Α(g) + Β(g) ⇄ Γ(g) β) Τι πρέπει να πάθει η P του δοχείου με μεταβολή του V για να αυξηθεί η απόδοση; Α(g) + Β(g) ⇄ Γ(g)

γ) Ποιες από τις ισορροπίες δεν επηρεάζονται από τη μεταβολή του V του δοχείου; α. Η 2 (g) + I 2 (g) ⇄ 2HI(g) β. CaCO 3 (s) ⇄ CaO(s) + CO 2 (g) γ. C(s) + H 2 O(g) ⇄ CO(g) + H 2 (g) δ. Ο 2 (g) + N 2 (g) ⇄ 2NΟ 2 (g) Πιεση Ευγενες αέριο ΕΦΑΡΜΟΓΗ 7

δ) Να γίνουν οι καμπύλες της Α(g) ⇄ 2Β(g) μετά την στιγμή t 1, όπου αυξάνεται η P.

Νόμος χημικής ισορροπίας

Παρατηρήσεις: Η Κc, εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία. ΘΧΙ προς τα ΔΕΞΙΑ λόγω θερμοκρασίας => Αύξηση Κ C Αν πολλαπλασιάσουμε τη χημική εξίσωση με λ, η Κc υψώνεται στη δύναμη λ. Αν αντιστρέψουμε τη χημική εξίσωση, η Κc αντιστρέφεται.

Παρατηρήσεις: Από την Κc παραλείπονται τα στέρεα και τα καθαρά υγρά. Οι μονάδες της Kc εξαρτώνται από την αντίδραση. Συνήθως αναφέρεται χωρίς μονάδες.

Η τιμή της Kc αποτελεί μέτρο για την απόδοση μίας αμφίδρομης αντίδρασης. Όσο πιο μεγάλη είναι η τιμή της Kc, τόσο πιο μετατοπισμένη είναι η χημική ισορροπία προς τα δεξιά, άρα, τόσο πιο μεγάλη η απόδοση της αντίδρασης.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 8 α. Να γράψετε την σχέση της σταθεράς ΧΙ (Κc) με τις μονάδες τις, για τις: 2Η 2 (g) + Ο 2 (g) ⇄ 2Η 2 Ο(g) 2C(s) +O 2 (g) ⇄ 2CO(g) CaO(s) + CO 2 (g) ⇄ CaCO 3 (s) β. Αν η Κc της 2Η 2 (g) + Ο 2 (g) ⇄ 2Η 2 Ο(g) είναι 4 να βρεθεί η Κc των: 2Η 2 Ο(g) ⇄ 2Η 2 (g) + Ο 2 (g) Η 2 (g) + ½ Ο 2 (g) ⇄ Η 2 Ο(g) γ. Αν η Κc της 2Α(g) ⇄ χΒ(g) + Γ(s) είναι 4 L∙mol -1 να βρεθεί το x. δ. Τι θα πάθει η Κc της 2Η 2 (g) + Ο 2 (g) ⇄ 2Η 2 Ο(g) ΔΗ< 0 αν μειωθεί η θερμοκρασία;

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 9 Σε δοχείο 2L εισάγονται1 mol A και 1 mol Γ, και αποκαθίσταται η ισορροπία Α(g) + 2Β(g) ⇄ Γ(g) Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 50% να βρεθεί η σταθερά Κc.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 9 Σε δοχείο σε 300 °C, εισάγεται ισομοριακό μίγμα H 2 και I 2. Ποια η απόδοση της αντίδρασης, αν η Kc της Η 2 (g) + I 2 (g) ⇄ 2HI(g) στους 300 °C ισούται με 16.

ΣΥΝΟΠΤΙΚΑ 1.Αύξηση θερμοκρασίας => ΘΧΙ προς τις ενδόθερμες αντιδράσεις 2.Αύξηση πίεσης => μείωση όγκου=> ΘΧΙ προς λιγότερα mol αερίων 3.Αύξηση συγκέντρωσης => ΘΧΙ προς την άλλη μεριά 4.Μείωση συγκέντρωσης => ΘΧΙ προς την ίδια μεριά 5.Αύξηση απόδοσης => ΘΧΙ προς τα ΔΕΞΙΑ 6.Αύξηση Κ C => ΘΧΙ προς τα ΔΕΞΙΑ λόγω θερμοκρασίας 7.Η προσθήκη καταλύτη δεν επηρεάζει τη ΘΧΙ 8.Προσθήκη ευγενούς (Ηe, Ne) ή αδρανούς αέριου α. αν V, T σταθερά η ΘΧΙ δεν επηρεάζεται β. αν T σταθερό => ΘΧΙ προς περισσότερα mol αερίων

Σε δοχείο έχει αποκατασταθεί η ισορροπία: Ν 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g), ΔΗ < 0 Ποια επίδραση θα στην : ΘΧΙ μάζα Ν 2 απόδοση καθεμιά από τις παρακάτω μεταβολές; α. ελάττωση της θερμοκρασίας υπό σταθερό όγκο. β. αύξηση του όγκου του δοχείου υπό σταθερή θερμοκρασία. γ. αύξηση της πίεσης με μείωση του όγκου υπό σταθερή Τ. δ. προσθήκη ποσότητας Η 2 υπό σταθερή πίεση και Τ. ε. αφαίρεση ποσότητας ΝΗ 3 υπό σταθερό όγκο και Τ. ζ. προσθήκη ποσότητας Ν 2 υπό σταθερό όγκο και Τ. η. προσθήκη καταλύτη υπό σταθερό όγκο και Τ. θ. προσθήκη ποσότητας ΗCl υπό σταθερό όγκο και Τ. ι. προσθήκη ποσότητας ευγενούς αερίου υπό σταθερό V και T. κ. προσθήκη ποσότητας ευγενούς αερίου υπό σταθερή P και T. ΕΦΑΡΜΟΓΗ 11

ΑΡΧΗ LE CHATELIER ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ

Α(g) + 2Β(g) ⇄ 2Γ(g), ΔΗ < 0

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 10

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 11 Σε δοχείο 2 L βρίσκεται σε ισορροπία ισομοριακό μείγμα 6 mol Α, Β και Γ. Πόσα mol Γ πρέπει να προσθέσω για να μεταβληθεί η ποσότητα του A κατά 50%; Α(g) + 2Β(g) ⇄ Γ(g)

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 12 Σε δοχείο 2 L βρίσκεται σε ισορροπία ισομοριακό μείγμα 6 mol Α, Β και Γ. Ποια μεταβολή πρέπει να πάθει ο όγκος για να αυξηθεί η ποσότητα του A κατά 25%; Α(g) + 2Β(g) ⇄ 2Γ(g)

ΕΦΑΡΜΟΓΗ 13 Σε δοχείο 2 L βρίσκεται σε ισορροπία ισομοριακό μείγμα 6 mol Α, Β και Γ. Το μείγμα θερμαίνεται και όταν επέρχεται η νέα ισορροπία στο δοχείο υπάρχουν 6,5 mol ουσιών. Ποια η νέα Kc και τι είδους αντίδραση, εξώθερμη ή ενδόθερμη είναι; Α(g) + 2Β(g) ⇄ 2Γ(g)