Kjemisk likevekt

Det er en kjemisk likevekt mellom reaktanter og produkter i en reaksjon.

Likevektsreaksjoner

Kjemiske reaksjoner kan gå både forover og bakover. Reaktanter omdannes til produkter og vice versa. Den kjemiske likevekten uttrykkes av likevektskonstanter, men som ikke sier noe om hastigheten til reaksjonen:

\(\displaystyle K_{likevekt}= \frac{[\text {produkter}]}{[\text{reaktanter}]}\)

Er Klikevekt>1 er det mer produkter enn reaktanter. Hvis energiinnholdet i reaktantene er større enn i produktene er det en eksoterm reaksjon. Mengden energi som frigis kalles entalpi (ΔH), varmen i reaksjonen. ΔH er negativ i eksoterme reaksjoner. Hvis energiinnholdet i produktene er større enn i reaktantene er det en endoterm reaksjon og energi må tilføres. ΔH er positiv i endoterme reaksjoner fordi varme tilføres. I de fleste kjemiske reaksjoner som skjer spontant vil entalpien til systemet minske. Hvis det ikke utføres arbeid vil systemet avgi energi til omgivelsene

   Hvis vi har en eksoterm kjemisk reaksjon som produserer varme og temperaturen øker så vil likevekten i reaksjonen flyttes mot venstre dvs. systemet forsøker å motstå forflytning vekk fra likevekt (Le Chateliers prinsipp).

Den reversible kjemiske reaksjonen med stoffene og reaktantene A, B, og produktene C og D med konsentrasjonene henholdsvis a, b, c og d:

\(aA\;+\; bB\;\leftrightarrow \; cC \: + \; dD\)

med likevektskonstanten Kc :

\(K_c=\frac{{\left[C \right]}^c {\left[ D\right]}^d}{{\left[A \right]}^a {\left[ B\right]}^b}\)

hvor produktene plasseres i telleren og reaktantene i nevneren. Koeffisientene i den balanserte ligningen blir eksponentene i masseligningen. Ved kjemisk likevekt endrer ikke systemet seg over tid, det er ingen netto endring i konsentrasjonen av reaktanter og produkter, og foroverreaksjonen er like stor som bakoverreaksjonen (revers). Det er mulig å endre den kjemiske likevekten.

Hvis K er meget stor dannes det mye produkt og likevekten er forskjøvet mot høyre.

Hvis K er omtrent lik 1 er det likevekt.

Viss  K er meget liten dannes det lite produkter fra reaktantene.

Ved homogen likevekt vil alle reaktantene og produktene være i samme fase.

I en heterogen likevekt vil det være forskjellige faser i reaktantene og produktene e.g. brenning av ved som er fast fase gir produkter i gassfase.

Hvis alle reaktantene og produktene er gasser så kan massevirkningsuttrykket settes opp som partialtrykk eller molare konsentrasjoner (n/V).

Det er sammenheng mellom likevektkonstanten og Gibbs fri energi:

\(\Delta G=-RT \ln K\)

hvor R er den universelle gasskonstanten T er temperatur Kelvin, ln er den naturlige logaritmen (grunntall e) og K er likevektkonstanten. Når temperaturen i en eksoterm reaksjon øker så vil verdien av likevektkonstanten bli mindre, motsatt for en endoterm reaksjon.

Guldberg-Waages massevirkningslov (de norske kjemikerne Cato Guldberg og Peter Waage) angir mengden reaktanter og produkter ved kjemisk likevekt. Som mengde anvendes aktiviteter med an aktivitetskoeffisient  i stedet for konsentrasjoner.

Le Châteliers prinsipp angir hvordan et system vil oppføre seg ved endring av reaksjonsbetingelsene.

Tilbake til hovedside

Publisert 16. aug. 2019 11:02 - Sist endret 20. jan. 2021 14:09