Σταθερά χηµικής ισορροπίας Kc: Για την αµφίδροµη χηµική αντίδραση: Α(g) + B(g) Γ(g) + ∆(g), η σταθερά χηµικής ισορροπίας Kc δίνεται από τη σχέση: STAVRAKANTONAKIS G

Απόδειξη της σχέσης Κc Προς τα δεξιά: CO(g) + 2 H2(g) → CH3OH(g) k1 Προς τα δεξιά: CO(g) + 2 H2(g) → CH3OH(g) υδεξ = k1[CO][H2]2 k-1 Προς τα αριστερά: CH3OH(g) → CO(g) + 2 H2(g) υαρισ = k-1[CH3OH] Στην χημική ισορροπία: CO(g) + 2 H2(g)  CH3OH(g) k1 k-1 υδεξ = υαρισ k1[CO][H2]2 = k-1[CH3OH] [CH3OH] [CO][H2]2 = k1 k-1 = Kc STAVRAKANTONAKIS G

Η τιµή της Kc για µία αντίδραση εξαρτάται µόνο από την θερµοκρασία. Για παράδειγµα, για την ισορροπία που περιγράφεται από τη χηµική εξίσωση: Α(g) + B(g) Γ(g) + ∆(g), ∆Η > 0 Αύξηση της θερµοκρασίας, µετατοπίζει την ισορροπία προς τα δεξιά και η Kc αυξάνεται. STAVRAKANTONAKIS G

σταθερά χημικής ισορροπίας (Kc) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Η Κc αναφέρεται σε συγκεκριµένη χηµική εξίσωση που περιγράφει µία χηµική ισορροπία. Κατά συνέπεια, αν αλλάξει η µορφή της χηµικής εξίσωσης, αλλάζει και η τιµή της Κc. Για παράδειγµα: STAVRAKANTONAKIS G

Αρχικές συγκεντρώσεις Συγκεντρώσεις στην χημική ισορροπία N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) at 500 C Αρχικές συγκεντρώσεις Συγκεντρώσεις στην χημική ισορροπία STAVRAKANTONAKIS G

Ποια η τιμή της σταθεράς χημικής ισορροπίας (Kc) για την αντίδραση ΑΒ? a) 9.0 b) 1.0 c) 0.90 d) 0.11 STAVRAKANTONAKIS G

constant STAVRAKANTONAKIS G 14.1

Από την έκφραση της Κc παραλείπονται οι συγκεντρώσεις των καθαρών στερεών και των καθαρών υγρών που µετέχουν σε ετερογενείς ισορροπίες. Για παράδειγµα: STAVRAKANTONAKIS G

ετερογενείς ισορροπίες παραδείγματα STAVRAKANTONAKIS G

Η PCO2 Μένει σταθερή ανεξάρτητα από τις ποσότητες ετερογενή ισορροπία CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) PCO 2 = Kp Η PCO2 Μένει σταθερή ανεξάρτητα από τις ποσότητες CaCO3 (s) και CaO (s) που περιέχονται στο δοχείο σε σταθερή θερμοκρασία STAVRAKANTONAKIS G

Οι µονάδες της Kc εξαρτώνται από την αντίδραση στην οποία αναφέρονται και ειδικότερα από τους συντελεστές της. Γενικά, οι µονάδες της είναι: (mol/L)(γ + δ) - (α + β). 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 µεγάλη η απόδοση της αντίδρασης. STAVRAKANTONAKIS G

Σταθερά χηµικής ισορροπίας Kp: Όταν στο σύστηµα ισορροπίας συµµετέχουν και αέρια σώµατα, ο νόµος χηµικής ισορροπίας µπορεί να εκφραστεί και σαν συνάρτηση των µερικών πιέσεων. Για τη χηµική ισορροπία που περιγράφεται από την εξίσωση: αΑ(g) + βB(g) γΓ(g) + δ∆(g) Η τιµή της Kp εξαρτάται µόνο από την θερµοκρασία, STAVRAKANTONAKIS G

σταθερά χημικής ισορροπίας Κc και Κp ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Ας δούμε κάποια παραδείγματα γραφής της σταθεράς χημικής ισορροπίας Κc και της αντίστοιχης Κp Χημική εξίσωση STAVRAKANTONAKIS G

Σχέση µεταξύ των Κc και Κp µίας αντίδρασης: Έστω η ισορροπία: Α(g) + B(g) Γ(g) + ∆(g). Η σταθερά χηµικής ισορροπίας Κp δίνεται από τη σχέση: Οι µερικές πιέσεις των αερίων που συµµετέχουν στην ισορροπία µε βάση τη καταστατική εξίσωση των αερίων είναι: PAV= nART = ⇔PA=cA RT Όµοια: pB = cBRT, pΓ = cΓRT, p∆ = c ∆ RT STAVRAKANTONAKIS G

P2 P Σταθερές σε αντίδραση ομογενούς χημικής ισορροπίας N2O4 (g) 2NO2 (g) Kp = NO2 P2 N2O4 P Kc = [NO2]2 [N2O4] aA (g) + bB (g) cC (g) + dD (g) Kp = Kc(RT)Dn Dn = mols αέριων προιόντων – mols αέριων αντιδρώντων = (c + d) – (a + b) STAVRAKANTONAKIS G 14.2

Αντίδραση προς τα προϊόντα Αντίδραση προς τα αντιδρώντα Χημική ισορροπία STAVRAKANTONAKIS G

εικόνα 15.3: STAVRAKANTONAKIS G

η συγκέντρωση του αερίου ανάλογη της πίεσης σε σταθερή θερμοκρασία. STAVRAKANTONAKIS G

STAVRAKANTONAKIS G

STAVRAKANTONAKIS G

ταχύτητα της αντίδρασης. t = 0. STAVRAKANTONAKIS G

ταχύτητα της αντίδρασης. t = 45 min. STAVRAKANTONAKIS G

οξείδωση της ΝΗ3 με καταλύτη χαλκό STAVRAKANTONAKIS G