ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ. Μονόδρομη αντίδραση: 1.Είναι η αντίδραση που γίνεται προς μια μόνο κατεύθυνση. 2.Μετά το τέλος ένα τουλάχιστον από τα αντιδρώντα σώματα.

Παρουσίαση με θέμα: "ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ. Μονόδρομη αντίδραση: 1.Είναι η αντίδραση που γίνεται προς μια μόνο κατεύθυνση. 2.Μετά το τέλος ένα τουλάχιστον από τα αντιδρώντα σώματα."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

2 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.

3 ΧΡΟΝΟΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ Οι συγκεντρώσεις αντιδρώντων και προϊόντων σταθεροποιούνται

4 ΕΦΑΡΜΟΓΗ 1 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ

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

6 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)

7 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)

8

9 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.

10 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.

11 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.

12 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;

13 Η τραγική ιστορία του Fritz Haber

14 Fritz Haber 1868 «πατέρας των χημικών όπλων»

15 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

16 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

17 ΑΡΧΗ LE CHATELIER Henry–Louis Le Chatelier 1850-1936. 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.

18 Α. Μεταβολή της συγκέντρωσης Α Π

19 γ. Μεταβολή της συγκέντρωσης Α Π

20 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

21 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

22 Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) ⇄ 2ΝΗ 3 (g)

23 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)

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

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

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

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

28 500-600°C Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) ⇄ 2ΝΗ 3 (g), ΔΗ<0

29 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

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

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

32 Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) ⇄ 2ΝΗ 3 (g)

33 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

34 500-600° C Πίεση: 200 atm Ν 2 (g) + 3Η 2 (g) ⇄ 2ΝΗ 3 (g), ΔΗ<0

35 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)

36 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

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

38 Νόμος χημικής ισορροπίας

39 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.

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

41 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.

42 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;

43 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.

44 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.

45 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

46 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

47 ΑΡΧΗ LE CHATELIER ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ

48 Α(g) + 2Β(g) ⇄ 2Γ(g), ΔΗ < 0

49

50

51

52

53

54

55

56 ΕΦΑΡΜΟΓΗ 10

57 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)

58 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)

59 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)