5. CHEMICKÉ ROVNOVÁHY

Průběh chemické reakce a) bez katalyzátoru exotermické reakce (teplo se uvolňuje)

b) s katalyzátorem, který snižuje aktivační energii a tím probíhá reakce rychleji.

Výpočet chemické reakce

Rychlost chemické reakce je definovaná jako časový úbytek molární koncentrace některého z reaktantů nebo příbytek molární koncentrace některého z produktů dělený jeho stechiometrickým koeficientem.

Uvažujme obecnou reakci, při které z látek A a B vznikají produkty C a D.

Rychlost této reakce je pak definovaná vztahem

v – reakční rychlost, Δ[A] – změna molární koncentrace látky A, a – molární koeficient látky A

Δt – časový interval

Pro rychlost obecné reakce platí kinetická rovnice

V1=k1. (A)a.(B)b a v2=k2.(C)c.(D)d

v- reakční rychlost, k- rychlostní konstanta (závisí na teplotě)

Rychlost reakce je přímo úměrná součinu látkových koncentrací reagujících látek umocněných na příslušné stechiometrické koeficienty.

Chemická rovnováha Je stav, ve kterém chemická soustava nemění dále své složení, pokud se nezmění vnější podmínky.

v1 - rychlost reakce přímé

v2 - rychlost reakce zpětné

Pokud jsou na začátku reakce výchozí látky, pak je v1 větší než v2 . Rychlost zpětné reakce je zanedbatelná. V průběhu reakce se v1 snižuje a v2 zvyšuje. Ve chvíli kdy se rychlosti obou reakcí vyrovnají, je výsledná rychlost nulová a dosáhne se rovnováhy

Guldberd – Waagův zákon chemické rovnováhy

Konstanta K je dána podílem součinu rovnovážných koncentrací produktů (umocněných příslušnými stechiometrickými koeficienty) a součinu koncentrace výchozích látek (umocněných příslušnými stechiometrickými koeficienty).

Tedy:

V době kdy soustava dospěje do stavu dynamické rovnováhy, kdy se rychlosti obou reakcí vyrovnají (v1 = v2). Koncentrace látek A, B, C a D se navenek nemění, ale obě reakce neustále probíhají. Platí tedy:

Je to číslo přiřazené dané reakci a říká nám, do jaké míry jsou výchozí látky přeměněné na produkty.

Ve chvíli, kdy změnou podmínek zasáhneme do rovnovážné soustavy, dojde ke změně koncentrací výchozích látek a produktů (tj. reakce se posune buď směrem k produktům, nebo k výchozím látkám). Platí jednoduchý princip akce a reakce, to znamená, že soustava se snaží rušivý zásah eliminovat. Tento princip je v chemii známý jako Le Chatelierův-Braunův princip.

Vnější faktory

Změna tlaku – vyšší tlak vede reakci ve směru zmenšení latkového množství látek v soustavě

Změna teploty – zvýšení teploty podpoří reakci, při níž se teplo spotřebovává (endotermická)

Změna koncentrace – přidáním výchozíchlátek bude po určitou dobu probíhat reakce přímá (aby se spotřeboval reaktan)

Katalyzátor – nemá vliv na složení rovnovážné směsi, ale urychluje ustanovení chemické rovnováhy