Penjelasan Keseimbangan Kimia, Faktor, Jenis, Contoh

Dia keseimbangan kimia Ini adalah keadaan yang mencapai reaksi kimia reversibel di mana tidak ada variasi konsentrasi, atau reagen, atau produk yang terlibat diproduksi. Ini ditandai dengan menjadi dinamis dan tidak statis; yaitu, molekul atau atom terus bereaksi, tetapi mempertahankan konsentrasi yang sama selama waktu.

Saldo yang serupa juga disajikan dalam perubahan fase, meskipun tidak ada jeda tautan. Misalnya, cairan bisa seimbang dengan uapnya, serta sebagai padatan. Demikian juga, padatan menetapkan keseimbangan dengan air yang mengelilinginya ketika telah diendapkan atau dikristalisasi.

Dalam industri kimia, pengetahuan tentang keseimbangan kimia sangat penting untuk mendapatkan sintesis dengan hasil yang lebih baik. Sumber: Pxhere.

Setelah keseimbangan kimianya ditetapkan, tidak mungkin untuk mendapatkan lebih banyak perubahan atau respons kecuali jika terganggu atau dipengaruhi oleh tindakan eksternal. Dengan demikian, dalam sintesis suatu produk, beberapa parameter seperti tekanan, volume atau suhu dimodifikasi, sehingga jumlah maksimum produk dihasilkan dalam keseimbangan.

Kalau tidak, dalam keseimbangan jumlah produk tidak memuaskan; yaitu, akan ada kinerja reaksi yang buruk. Itulah sebabnya keseimbangan kimianya sangat penting untuk industri kimia, dan secara umum untuk sintesis apa pun terlepas dari skalanya.

Dalam keseimbangan kimia mungkin ada lebih banyak produk, atau lebih banyak reagen. Itu semua tergantung di mana keseimbangan dipindahkan. Mempertimbangkan beberapa faktor, Anda dapat memindahkan keseimbangan ke salah satu dari dua arah panah ganda dalam reaksi reversibel.

[TOC]

Penjelasan keseimbangan kimia

Sebelum keseimbangan

Contoh bagaimana reaksi mendekati keseimbangannya. Sumber: OpenStax/CC oleh (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/4.0)

Untuk memahami apa keseimbangan kimianya yang dipertimbangkan, reaksi reversibel berikut:

N₂SALAH SATU₄(g) ⇌ Tidak₂(G)

Gas n₂SALAH SATU₄ Itu tidak berwarna, sedangkan gas tidak₂ menyajikan warna coklat atau coklat. Jika jumlah N tertentu disuntikkan ke dalam botol atau wadah kecil₂SALAH SATU₄, Ini tidak akan berwarna sampai keseimbangan ditetapkan.

Di sebelah kiri gambar atas, dapat dilihat bahwa hampir semua molekul dari N₂SALAH SATU₄ dan bahwa konsentrasi no₂ Itu nol.

Tunjukkan juga dua grafik yang mewakili seperti apa tren keseimbangan, dengan garis putus -putus menunjukkan posisi pada saat hanya n yang disuntikkan₂SALAH SATU₄. Grafik sesuai dengan konsentrasi vs. Waktu (tangan ke bawah) dan yang lainnya sesuai dengan grafik dengan kecepatan vs. Waktu (tangan kanan).

Konsentrasi n₂SALAH SATU₄, [N₂SALAH SATU₄] (garis biru) akan berkurang secara bertahap, karena sebagian akan dipisahkan untuk menghasilkan molekul NO₂. Dengan demikian, menjadi konsentrasi NO₂, [TIDAK₂] (garis merah) sama dengan nol di awal, akan segera meningkat karena n₂SALAH SATU₄ Memisahkan.

Namun, ini adalah reaksi reversibel: bagian dari molekul NO₂ Mereka akan bergabung untuk membentuk n₂SALAH SATU₄. Oleh karena itu, akan ada dua reaksi, langsung dan terbalik, masing -masing dengan kecepatannya sendiri.

Sumber: SlideShare.bersih

Kecepatan reaksi

Pada awalnya, kecepatan konsumsi n₂SALAH SATU₄ lebih besar dari kecepatan konsumsi no₂. Jelas, hanya memiliki n₂SALAH SATU₄, Beberapa molekul yang terbentuk dari no₂ Mereka hampir tidak dapat menemukan diri mereka bereaksi. Pada titik ini, botol akan mulai menggelitik oranye, karena ada campuran n₂SALAH SATU₄ dan tidak₂.

Sedikit demi sedikit, karena ada lebih banyak molekul no₂ Di jalan dan molekul N itu₂SALAH SATU₄ Mereka memisahkan, kecepatan kedua reaksi akan cocok, bahkan jika konsentrasi berbeda satu sama lain. Itu, tidak₂] cenderung lebih besar dari [n₂SALAH SATU₄], itulah sebabnya garis merah berada di atas garis kebiruan.

Dapat melayani Anda: sifat fisikokimia

Perhatikan bahwa kecepatan menjadi DC/DT, yaitu perubahan konsentrasi sehubungan dengan waktu. Itulah sebabnya keduanya C VS. t dan V Vs. t tidak identik.

Pada keseimbangan

Setelah pasangan n₂SALAH SATU₄-TIDAK₂ Tetapkan keseimbangan, kecepatan kedua reaksi akan dicocokkan dan ekspresi matematika berikut akan diperoleh:

V_langsung = k₁[N₂SALAH SATU₄]

V_balik = k_-1[TIDAK₂]²

V_langsung = V_balik

k₁[N₂SALAH SATU₄] = k_-1[TIDAK₂]²

k₁/k_-1 = [Tidak₂]²/ [N₂SALAH SATU₄]

K_Persamaan = [Tidak₂]²/ [N₂SALAH SATU₄]

Pada titik ini, jalan akan dicat bahkan lebih dari cokelat, karena keseimbangan lebih terlantar ke pembentukan [tidak₂]. Yaitu k_Persamaan, Konstanta kesetimbangan harus lebih besar dari 1 dengan mempertimbangkan hubungan yang lebih tinggi, [tidak₂]²/ [N₂SALAH SATU₄].

Dalam konsentrasi keseimbangan [n₂SALAH SATU₄] dan tidak₂] Mereka tetap konstan, dengan kedua reaksi terjadi pada kecepatan yang sama: sejumlah N hanya dipisahkan₂SALAH SATU₄, Jumlah yang sama akan segera diproduksi karena reaksi dari jumlah NO tertentu₂.

Untuk alasan ini, dikatakan bahwa keseimbangan kimianya dinamis: molekul n₂SALAH SATU₄ dan tidak₂ Mereka masih berpartisipasi dalam reaksi bahkan ketika tidak ada perubahan dalam konsentrasi mereka.

Dan menjadi kecepatan reaksi yang sama untuk kedua indera, garis merah dan kebiruan dalam grafik V Vs. t mainkan di garis horizontal.

Konstanta keseimbangan

Konstanta kesetimbangan untuk reaksi sebelumnya akan selalu sama, pada suhu tertentu, terlepas dari berapa banyak n₂SALAH SATU₄ disuntikkan di awal ke jalan. Ini akan terjadi bahkan jika campuran n secara langsung disuntikkan₂SALAH SATU₄ dan tidak₂, Kemudian dibiarkan istirahat sampai keseimbangan mencapai.

Saat keseimbangan tercapai dan konsentrasi diukur [n₂SALAH SATU₄] dan tidak₂], hubungan [tidak₂]²/ [N₂SALAH SATU₄] akan memberikan hal yang sama untuk k_Persamaan Untuk reaksi ini. Semakin besarnya (Keq >> 1), semakin banyak produk yang akan seimbang. Dan yang lebih kecil (Keq << 1), más reactivos habrá en el equilibrio.

Konsentrasi [n₂SALAH SATU₄] dan tidak₂] Mereka tidak akan selalu. Misalnya, jika volume kecil disuntikkan ke dalam botol, atau jika sebaliknya mereka disuntikkan torrent gas ini ke dalam reaktor, jumlahnya akan sangat bervariasi. Namun, k_Persamaan Itu akan tetap sama selama suhunya sama di kedua proses.

K_Persamaan Itu rentan terhadap perubahan suhu: pada suhu yang lebih tinggi, nilai yang lebih besar akan. Yaitu pada suhu yang lebih tinggi, dalam keseimbangan akan cenderung untuk pembentukan lebih banyak produk. Ini kecuali jika reaksinya eksotermik, seperti yang akan dijelaskan di bagian berikut.

Faktor yang mempengaruhi keseimbangan kimia

Faktor -faktor yang mempengaruhi keseimbangan kimia dalam reaksi reversibel adalah: konsentrasi, tekanan dan suhu.

- Konsentrasi

Dalam reaksi reversibel, menurut prinsip Le Chatlier, dengan meningkatkan konsentrasi reagen akan ada perpindahan keseimbangan kimia ke kanan, untuk meningkatkan konsentrasi produk reaksi produk reaksi.

Sebaliknya, jika suatu produk ditambahkan ke reaksi, keseimbangan kimia akan bergerak ke kiri, untuk meningkatkan konsentrasi reagen. Jika reaksi berikut diambil sebagai contoh:

C (S) +O₂(g) ⇌ 2 co (g)

Dengan meningkatkan konsentrasi reagen (c dan o₂), Keseimbangan akan bergerak ke kanan, yaitu, menuju pembentukan produk karbon monoksida (CO) (CO). Tetapi peningkatan konsentrasi CA akan menghasilkan perpindahan keseimbangan ke kiri, untuk meningkatkan konsentrasi C dan O₂.

Ini dapat melayani Anda: Grup Karbonil: Karakteristik, Properti, Nomenklatur, Reaktivitas

- Tekanan

Dalam reaksi yang dikembangkan dalam fase gas, variasi dalam volume atau dalam tekanan yang diberikan pada gas yang terlibat di dalamnya, akan menghasilkan perubahan dalam keseimbangan, tergantung pada jumlah mol reagen dan produk.

Jika komponen reaksi (reagen dan produk) memiliki perbedaan dalam jumlah mol yang terlibat dalam suatu reaksi, misalnya, dimerisasi nitrogen dioksida (NO₂):

2 tidak₂(g) ⇌₂SALAH SATU₄(G)

Peningkatan tekanan yang diberikan pada reaksi dalam fase gas, konsekuensi dari penurunan atau tidak dari volume reaksi, akan menyebabkan perpindahan keseimbangan kimia ke sisi yang memiliki lebih sedikit mol gas gas. Dalam contoh ini: Produk n₂SALAH SATU₄.

Sebaliknya, penurunan tekanan akan menghasilkan perpindahan keseimbangan ke sisi reaksi yang memiliki jumlah mol gas terbesar. Dalam contoh yang diberikan, itu akan bergerak menuju reagen (tidak₂), Untuk menangkal penurunan tekanan.

Jika dalam reaksi fase soda, mol reagen sama dengan mol produk, perubahan tekanan tidak akan mempengaruhi keseimbangan kimia.

- Suhu

Reaksi endotermik

Dalam reaksi endotermik, panas dapat dianggap sebagai reagen, karena pasokannya diperlukan agar reaksi terjadi:

A +q ⇌ b

Q = panas disediakan

Oleh karena itu, dalam reaksi endotermik ketika suhu meningkat, keseimbangan akan bergerak ke kanan. Sementara itu, ketika suhu menurun, keseimbangan bergerak ke kiri.

Panas menjadi bagian dari reagen, untuk mengkonsumsinya untuk berubah menjadi b.

Reaksi eksotermik

Dalam reaksi eksotermik, panas dihasilkan, ini menjadi produk dari reaksi:

A ⇌ B +Q

Dalam reaksi eksotermik ketika suhu meningkat, keseimbangan akan bergerak ke kiri (reagen), karena produksi panas meningkat. Sementara itu, ketika suhu menurun, keseimbangan akan bergerak ke kanan (produk).

Panas menjadi bagian dari produk, ketika suhu meningkat tidak perlu berkontribusi lebih banyak panas ke lingkungan. Dan karena itu, keseimbangan akan berupaya memanfaatkan panas ekstra untuk menghasilkan lebih banyak reagen; Dalam hal ini, lebih dari.

Jenis keseimbangan kimia

Bergantung pada keadaan fisik komponen reaksi, keseimbangan kimia bisa homogen atau heterogen.

Keseimbangan homogen

Dalam jenis keseimbangan ini, semua Reagen dan produk memiliki fase atau status cair yang sama. Misalnya:

N₂(g) +3 h₂(g) ⇌ 2 nh₃(G)

Ini dia₂, seperti h₂ dan NH₃ Mereka adalah zat gas.

Keseimbangan heterogen

Ada kapan tidak semua Reagen dan produk memiliki fase atau kondisi fisik yang sama. Misalnya:

2 Nahco₃(s) ⇌ na₂BERSAMA₃(s) +co₂(g) +h₂O (g)

Di sini kita memiliki nahco₃ dan na₂BERSAMA₃ sebagai padatan, dan co₂ dan H₂Atau sebagai gas atau uap.

Contoh keseimbangan kimia

Disosiasi asam asetat dalam air

Asam Asetat, Cho₃CoOH, Disosiasi dalam air yang menetapkan keseimbangan:

Ch₃CoOH (ac) + h₂Atau (l) ⇌ cho₃Mendekut^-(Ac) + h₃SALAH SATU⁺(AC)

Reaksi yang konstanta keseimbangannya disebut konstan keasaman.

Isomerisasisalah satun dari butana

Gas N-Butano dapat diisomerisasi sesuai dengan reaksi reversibel berikut untuk menghasilkan isomer isomer:

Ch₃Ch₂Ch₂Ch₃(g) ⇌ cho₃Ch (ch₃)₂(G)

Pembentukan oksida nitrat di atmosfer

Di atmosfer, oksida nitrat dapat terbentuk, meskipun hampir tidak, dari nitrogen dan oksigen udara:

N₂(g) + atau₂(g) ⇌ 2no (g)

Itu bisa melayani Anda: apa miliequivalente? (Contoh perhitungan)

K_Persamaan Dari reaksi ini adalah 2 · 10^-31 pada 25 ºC, jadi jumlah yang tercela dari tidak akan terbentuk.

Reaksisalah satuN komproduksi perak dengan amonyoAc

Ion perak, AG⁺, Mereka dapat diselesaikan dengan amonia sesuai dengan reaksi reversibel berikut:

Ag⁺(Matahari) + 2nh₃(L) ⇌ [Ag (NH₃)₂]⁺(matahari)

Latihan terpecahkan

Latihan 1

Jenis keseimbangan kimia apa yang sesuai dengan reaksi berikut?

2nocl (g) ⇌ 2no (g) + cl₂(G)

Reaksi ini sesuai dengan keseimbangan homogen, karena semua zat yang terlibat, NOCL, NO dan CL₂, Mereka adalah gas.

Latihan 2

Untuk reaksi yang sama dari atas, perubahan keseimbangan apa yang bisa diharapkan jika tekanan tiba -tiba meningkat?

Mari kita hitung mol reagen:

2nocl

Kami memiliki 2 mol NOCL. Sekarang mari kita beri tahu mol produk:

2No + Cl₂

Kami memiliki tiga tahi lalat: dua dari no, dan satu dari cl₂. Ada lebih banyak mol gas di sisi produk. Oleh karena itu, peningkatan tekanan akan menyebabkan keseimbangan bergerak ke sisi kiri, menuju pembentukan NOCL. Dengan cara ini, sistem berupaya melunakkan efek tekanan yang mendukung pembentukan NOCL dan bukan dari no dan cl₂.

Latihan 3

Untuk reaksi yang sama dari atas, misalkan volume CL yang cukup besar tiba -tiba disuntikkan₂. Apa yang akan terjadi untuk menyeimbangkan?

Saat menambahkan Cl₂ ke reaktor atau wadah, konsentrasinya meningkat sebagai produk dari reaksi. Dan oleh karena itu, keseimbangan akan bergerak kembali ke kiri, untuk membentuk lebih banyak NOCL.

Latihan 4

Jika disosiasi NOCL pada 227 ºC memiliki konstanta 4 kesetimbangan 4.5 · 10^-4, Ke arah mana keseimbangan menggeser?

Sekali lagi, menjadi k_Persamaan kurang dari 1 (4.5 · 10^-4 < 1), en el equilibrio se espera que haya más NOCl que NO o Cl₂, karena dipindahkan ke kiri.

Latihan 5

Menurut reaksi berikut dalam keseimbangan:

[CO (oh₂)₆]²⁺(Ac) +4cl^-(Ac) +q ⇌ [cocl₄]^2-(Ac) +6h₂Atau (l)

Dan mengetahui bahwa kompleks [co (oh₂)₆]²⁺ Warnanya merah muda, dan kompleksnya [cocl₄]^2- Itu kebiruan, perubahan apa yang akan Anda harapkan untuk melihat apakah Anda memanaskan wadah dengan [co (oh₂)₆]²⁺? Apa yang ingin Anda lihat jika setelah memanaskan wadah saya akan menempatkannya di kamar mandi dengan es?

Reaksinya adalah endotermik, karena menyerap panas yang sebagai reagen. Oleh karena itu, saat memanaskan wadah dengan [CO (oh₂)₆]²⁺, Keseimbangan akan bergerak ke kanan, menuju pembentukan [cocl₄]^2-. Perubahan warna merah muda kebiruan akan terjadi.

Lalu, jika wadah pewarnaan kebiruan dengan [cocl₄]^2- Itu ditempatkan di kamar mandi dengan es, reaksinya sekarang akan bergerak ke kiri, menuju pembentukan CO (oh₂)₆]²⁺:

[Cocl₄]^2-(Ac) +6h₂Atau (l) ⇌ [co (oh₂)₆]²⁺(Ac) +4cl^-(Ac) +q

Ini karena reaksi terbalik adalah eksotermik, memiliki panas yang sebagai produk. Oleh karena itu, saat mendinginkan wadah dengan [cocl₄]^2- Biru, kompleks [co (oh (oh₂)₆]²⁺, Dan warna merah muda akan muncul kembali.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke -8.). Pembelajaran Cengage.
2. Persiapan emedis. (S.F.). Jenis keseimbangan. Pulih dari: emedicprep.com
3. Kimia Tanpa Batas Lumen. (S.F.). Faktor -faktor yang sesuai dengan keseimbangan kimia. Pulih dari: kursus.Lumenarning.com
4. Wikipedia. (2020). Keseimbangan kimia. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
5. Libretteks Kimia. (24 Mei 2020). Perhitungan Equiquibrium - Sub Illustrative Examplies. Pulih dari: chem.Librettexts.org
6. Meyers Amy. (2020). Keseimbangan: Kimia dan Dinamika. Belajar. Pulih dari: belajar.com
7. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (11 Februari 2020). Keseimbangan kimia dalam reaksi kimia. Pulih dari: thinkco.com