bg‑green

Stała równowagi reakcji

Wraz ze zmianą temperatury obserwuje się zmianę stałej równowagi K. W zależności od tego, jakiego typu jest reakcja, endotermicznareakcja endotermicznaendotermiczna czy egzotermicznareakcja egzotermicznaegzotermiczna, obserwuje się odpowiednie zmiany wartości K.

Ważne!

Należy pamiętać, że stała równowagi K jest wartością bezwymiarową.

Zależność stałej równowagi K od temperatury określa równanie:

lnK=AQRT

gdzie:

  • K – stała równowagi;

  • A – stała charakterystyczna dla danej reakcji;

  • Q – ciepło reakcji Jmol;

  • R - stała gazowastała gazowastała gazowa odpowiadająca wartości 8,314510 Jmol·K;

  • T - temperatura [K].

bg‑green

Reakcje egzotermiczne

W reakcjach egzotermicznych obserwujemy wydzielenie ciepła w trakcie reakcji. Schematycznie możemy to zapisać jako:

A+BC+Q

gdzie jako Q oznaczamy ciepło.

Wydzielanie ciepła z układu oznacza jego utratę. W tym wypadku wartość Q przyjmuje wartości ujemne. Po podstawieniu ujemnej wartości Q do równania:

lnK=AQRT

zaobserwujemy wzrost wartości lnK wraz ze spadkiem temperatury.

W reakcjach egzotermicznych podwyższenie temperatury doprowadza do obniżenia wartości stałej K. W przypadku obniżenia temperatury – wartość stałej K rośnie. Taką zależność prezentuje poniższy wykres.

R8sIWDyJLKcgS
Wykres zależności logarytmu naturalnego ze stałej K od temperatury dla reakcji egzotermicznej
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wraz ze wzrostem temperatury obserwujemy obniżenie wartości logarytmu ze stałej równowagi K.

bg‑green

Reakcje endotermiczne

W reakcjach endotermicznych, aby zaszła reakcja, należy dostarczyć ciepła.  Schematycznie możemy to zapisać jako:

A+B+QC

gdzie jako Q oznaczamy ciepło.

Pobieranie ciepła do układu oznacza jego przyrost. W tym wypadku wartość Q przyjmuje wartości dodatnie. Po podstawieniu dodatniej wartości Q do równania:

lnK=AQRT

zaobserwujemy wzrost wartości lnK wraz ze wzrostem temperatury.

W reakcjach endotermicznych podwyższenie temperatury doprowadza do podwyższenia wartości stałej K. W przypadku obniżenia temperatury wartość stałej K maleje. Zależność taką prezentuje poniższy wykres.

R1bEDT76xWsXF
Wykres zależności logarytmu naturalnego ze stałej K od temperatury dla reakcji endotermicznej
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wraz ze wzrostem temperatury obserwujemy podwyższenie wartości logarytmu ze stałej równowagi K.

bg‑green

Podsumowanie

Temperatura wpływa na stan równowagi reakcji chemicznych. W przypadku reakcji egzotermicznych, wzrost temperatury powoduje obniżenie wartości stałej, a obniżenie temperatury powoduje wzrost wartości stałej K. W reakcjach endotermicznych zmiana temperatury wywołuje efekt odwrotny, tzn. podwyższenie temperatury zwiększa wartość stałej K, a obniżenie temperatury zmniejsza wartość K.

R11ebVCttJkPr
Wykres zależności logarytmu naturalnego ze stałej K od temperatury dla reakcji egzo- i endotermicznej
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

stała gazowa
stała gazowa

równa pracy wykonywanej przez 1 mol gazu, ogrzewany o 1 K, w procesie izobarycznym: R= 8,314510 Jmol; dla gazu doskonałego stała gazowa równa się różnicy ciepeł molowych przy stałym ciśnieniu (Cp) i stałej objętości (CV):

R=Cp-CV
reakcja egzotermiczna
reakcja egzotermiczna

reakcja chemiczna przebiegająca w warunkach izobaryczno‑izotermicznych (pod stałym ciśnieniem i w stałej temperaturze) z wydzielaniem ciepła do otoczenia

reakcja endotermiczna
reakcja endotermiczna

reakcja chemiczna przebiegająca w warunkach izobaryczno‑izotermicznych (pod stałym ciśnieniem i w stałej temperaturze) z pochłanianiem ciepła z otoczenia

Bibliografia

Bana J., Solarski W., Reguła Le ChatelieraBrowna (Reguła przekory), Kraków 2010. [dostęp 11.11.2019 r.] https://zasoby1.open.agh.edu.pl/dydaktyka/chemia/a_e_chemia/4_kinetyka_statyka/ii_04_00_00.htm

Encyklopedia PWN

Pigoń K., Ruziewicz Z., Chemia fizyczna Tom 1, 2007.