Keemiline tasakaal keemilistes reaktsioonides

Keemiline tasakaal on seisund, mis tekib siis, kui reagentide kontsentratsioon ja keemilises reaktsioonis osalevad tooted ei avalda aja jooksul muutusi. Keemilist tasakaalu võib nimetada ka "püsiseisundi reaktsiooniks". See ei tähenda keemiline reaktsioon on tingimata lakanud, kuid ainete tarbimine ja moodustumine on jõudnud tasakaalustatud seisundisse. Reagentide ja toodete kogused on saavutanud konstantse suhte, kuid need pole peaaegu kunagi võrdsed. Tooteid võib olla palju rohkem või reagente palju.

Dünaamiline tasakaal toimub siis, kui keemiline reaktsioon jätkub, kuid paljud tooted ja reagendid püsivad muutumatuna. See on ühte tüüpi keemiline tasakaal.

tasakaalu ekspressioon keemilise reaktsiooni jaoks võib väljenduda saaduste ja reagentide kontsentratsioonis. Ainult keemilised liigid kaasatud on vesi- ja gaasifaasid tasakaalu väljenduses sest vedelike ja tahkete ainete kontsentratsioonid ei muutu. Keemilise reaktsiooni jaoks:

jA + kB → lC + mD

Tasakaalu väljend on

K = ([C]^l[D]^m) / ([A]^j[B]^k)

K on tasakaalukonstant
[A], [B], [C], [D] jne. on molaarsed kontsentratsioonid A, B, C, D jne
j, k, l, m jne. on koefitsiendid tasakaalustatud keemilises võrrandis

Esiteks kaaluge tegurit, mis ei mõjuta tasakaalu: puhtad ained. Kui tasakaalus osaleb puhas vedelik või tahke aine, loetakse selle tasakaalukonstant 1 ja see arvatakse tasakaalukonstandist välja. Näiteks loetakse puhta vee aktiivsuseks 1, välja arvatud kõrge kontsentratsiooniga lahused. Teine näide on tahke süsinik, mille võib moodustada kahe karbommonoksiidi molekuli reageerimisel süsinikdioksiidi ja süsiniku moodustamiseks.

Tasakaalu mõjutavad tegurid on järgmised:

• Reaktiivi või saaduse lisamine või kontsentratsiooni muutmine mõjutab tasakaalu. Reaktiivi lisamine võib tasakaalus paremale jõuda keemilisse võrrandisse, kus moodustub rohkem produkti. Toote lisamine võib tasakaalustada tasakaalu vasakule, kuna moodustub rohkem reagente.
• Temperatuuri muutmine muudab tasakaalu. Temperatuuri tõus nihutab keemilist tasakaalu alati endotermilise reaktsiooni suunas. Temperatuuri langus nihutab alati tasakaalu eksotermilise reaktsiooni suunas.
• Rõhu muutmine mõjutab tasakaalu. Näiteks suurendab gaasisüsteemi mahu vähendamine selle rõhku, mis suurendab nii reagentide kui ka toodete kontsentratsiooni. Netoreaktsioon vähendab gaasimolekulide kontsentratsiooni.

Le Chatelieri põhimõte võib kasutada tasakaalutaseme nihke ennustamiseks, mis tulenevad süsteemi stressist. Le Chatelieri põhimõttes öeldakse, et tasakaalusüsteemi muutmine põhjustab tasakaalus ennustatavat nihet, mis neutraliseerib muutusi. Näiteks soojuse lisamine süsteemile soosib endotermilise reaktsiooni suunda, kuna see vähendab soojuse hulka.