Gymnázium Vysoké Mýto

nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto

Vysvětlení vzniku rovnovážného stavu při chemické reakci

Některé chemické reakce probíhají pouze v jednom směru. Jejich rychlost je nejvyšší na začátku, postupně se snižuje až se spotřebují všechny reaktanty a reakce se zastaví. Takové reakce nazýváme jednosměrné. U většiny chemických reakcí se však nepřemění všechny reaktanty v reakční produkty, část jich zůstává v reakční směsi a po určité době je koncentrace reaktantů a produktů konstantní. Říkáme, že reakce je v rovnovážném stavu. Pokud tento stav nebudeme z vnějšku změnou reakčních podmínek ovlivňovat, složení rovnovážné směsi z reaktantů a produktů se nezmění. Takové reakce nazýváme obousměrné.

Uvažujeme-li, že při přímé chemické reakci dochází ke srážkám částic reaktantů, musíme připustit, že se budou srážet i částice reakčních produktů a bude probíhat také zpětná reakce. V okamžiku kdy nastane reakční rovnováha a koncentrace reaktantů a produktů se již nemění, musí obě reakce probíhat stejnou rychlostí.

DCBA 1v

2v

Kde α, β, γ, δ jsou stechiometrické koeficienty, A, B jsou reaktanty, C, D jsou reakční produkty, v1 je rychlost přímé reakce, v2 je rychlost zpětné reakce, k1 a k2 jsou rychlostní konstanty obou reakcí.

Obousměrné šipky označují reakční rovnováhu

Koncentrace reaktantů se v průběhu reakce snižuje, proto rychlost přímé reakce klesá. Koncentrace produktů v průběhu reakce roste, proto rychlost zpětné reakce roste. V okamžiku kdy nastala rovnováha, jsou obě rychlosti stejné.

Závislost reakční rychlosti na čase

Guldberg - Waagův zákon

21 vv

βr

α

r

δ

r

γ

r

2

1

BA

DC

k

kK

Kde velké K je rovnovážná konstanta.

Rovnovážný stav je charakterizován o dynamickou povahou o rovnovážnými molárními koncentracemi reaktantů a produktů o rovností rychlostí přímé a zpětné chemické reakce o hodnotou rovnovážné konstanty K

Pro K<1 je rovnováha posunuta doleva, v reakční směsi je více reaktantů než produktů. Pro K>1 je rovnováha posunuta doprava v reakční směsi je více produktů než reaktantů.

Le Schatelierův princip - ovlivňování rovnovážného stavu.

Definice: Porušíme-li reakční rovnováhu vnějším zásahem vyvoláme děj směřující proti tomuto zásahu.

Vnější zásahy o změna koncentrace reaktantů o změna koncentrace produktů o změna tlaku o změna teploty

Praktické využití Le Schatelierova principu

Absorpce (rozpouštění) plynů v kapalinách se děje nejlépe za nízké teploty a vysokého tlaku. Desorpce (uvolňování) plynů z kapalin se děje nejlépe za vysoké teploty a nízkého tlaku. Při hoření musíme přidávat palivo, přivádět kyslík a odvádět vznikající teplo a oxid uhličitý. Při výrobě páleného vápna musíme udržovat vysokou teplotu a odvádět vznikající oxid uhličitý. Při výrobě hašeného vápna musíme naopak směs chladit a přidávat vodu.

Obecně platí. U všech reakcí. Zvyšování koncentrace reaktantů a snižování koncentrace produktů podporuje přímou reakci. Zvyšování koncentrace produktů a snižování koncentrace reaktantů podporuje zpětnou reakci.

U reakcí, kde se mění počet molů plynných látek. Mění se tlak v reakční soustavě. Počet molů plynných látek se při reakci snižuje. Snižuje se tlak. Zvýšení tlaku podporuje přímou reakci. Snížení tlaku podporuje zpětnou reakci.

Počet molů plynných látek se při reakci zvyšuje. Zvyšuje se tlak. Snížení tlaku podporuje přímou reakci. Zvýšení tlaku podporuje zpětnou reakci.

U reakcí, kde se mění teplota reakční směsi. U exotermických reakcí – teplo se při reakci uvolňuje do okolí. Snižování teploty podporuje přímou reakci. Zvyšování teploty podporuje zpětnou reakci.

U endotermických reakcí – teplo se při reakci spotřebovává. Zvyšování teploty podporuje přímou reakci. Snižování teploty podporuje zpětnou reakci.

Použitá literatura MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 3., přeprac. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2005, 240 s. ISBN 80-7182-055-51. ŠRÁMEK, Vratislav a Ludvík KOSINA. Obecná a anorganická chemie. 2. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2000, 262 s. ISBN 80-718-2099-7.

Registrační číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0951

Šablona III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT

Autor Ing. František Paseka

Název materiálu Rekční rovnováhy

Ověřeno ve výuce dne 26. 02. 2013

Předmět Chemie

Ročník První

Klíčová slova Reakční rovnováhy, rovnovážný stav, rovnovážná směs, rovnovážné koncentrace reaktantů a

produktů, Guldberg Waagův zákon, rovnovážná konstanta, Le Schatelierův princip.

Anotace

Úvodem je komentován průběh jednosměrných a obousměrných chemických reakcí. Dále je

zaveden a vysvětlen stav rovnováhy v chemických reakcích . Další snímky se zabývají odvozením

Guldberg -Waagova zákona a hodnotou rovnovážné konstanty, ovlivněním rovnovážného stavu

změnou reakčních podmínek podle Le Schatelierova principu. Závěrem jsou uvedeny praktické

příklady ovlivnění rovnovážného stavu změnou koncentrace reaktantů a produktů, změnou tlaku a

změnou teploty a vyvozeny obecné závěry.

Metodický pokyn Prezentace je určena jako výklad do hodiny i jako materiál určený k

samostudiu.

Počet stran 12

Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora.