Reakcje chemiczne możemy podzielić na reakcje endotermicznereakcja endotermicznareakcje endotermiczne, które potrzebują ciepła oraz egzotermicznereakcja egzotermicznaegzotermiczne, które to ciepło oddają. Schematycznie traktując ciepło „Q”, jako jeden z reagentów, omówimy wpływ temperatury na stan równowagi.

Przeanalizujmy hipotetyczną reakcję przebiegającą zgodnie z poniższym równaniem:

Oznaczając ciepło „Q”, zapisujemy je po stronie substratów jako jeden z elementów reakcji. W ten sposób uzyskamy zapis:

Przyjmijmy, że w układzie ustalił się już stan równowagi. W takiej sytuacji, podnosząc temperaturę, dostarczamy do układu ciepło (Q), które pełni rolę substratu. Układ zostaje zatem wytrącony ze stanu równowagi. Aby przywrócić ów stan, rozpoczyna się proces, w czasie którego układ działa „na przekór” i zużywa dostarczone ciepło. W takiej sytuacji stan równowagi przesunie się w stronę syntezy związku C.

Gdy z kolei zaczniemy ochładzać układ znajdujący się w stanie równowagi, to odbieranie ciepła będzie równoznaczne z odbieraniem jednego z substratów. Wytrącony w ten sposób ze stanu równowagi układ zaczyna odbierane przez nas ciepło odtwarzać. W ten sposób stan równowagi przesuwa się w stronę syntezy związków A i B.

RqGKV2OO29KM9

Grafika przedstawia reakcję endotermiczną. Na ilustracji są dwie strzałki, jedna pod drugą, w przeciwnych kierunkach. Po lewej stronie strzałek napis substraty, po prawej produkty. Nad strzałką skierowaną w prawo napis ogrzewanie, czyli od substratów przez ogrzewanie do produktów. Druga strzałka jest skierowana w lewo. Pod nią napis chłodzenie, czyli od produktów przez chłodzenie do substratów.

Przeanalizujmy hipotetyczną reakcję:

Oznaczając ciepło „Q”, zapisujemy je po stronie produktów jako jeden z elementów reakcji. W ten sposób uzyskamy zapis:

Przeanalizujmy, co się stanie, jeśli układ, w którym ustalił się już stan równowagi, zaczniemy ogrzewać. Układ zaczyna powracać do stanu równowagi, czyli obniżenia temperatury. Zgodnie z regułą przekory, stan równowagi przesunie się w stronę rozkładu związku C – rozkład C to proces zużywający dostarczane przez nas ciepło.

Gdy zaś zaczniemy ochładzać układ znajdujący się w stanie równowagi, odbierzemy z układu ciepło (Q). Układ znów zacznie dążyć do stanu równowagi i zacznie się proces wytwarzający ciepło. Zgodnie z regułą przekory, stan równowagi przesunie się w kierunku produktów.

RslPLmh6LQpQ8

Grafika przedstawia reakcję egzotermiczną. Na ilustracji są dwie strzałki, jedna pod drugą, w przeciwnych kierunkach. Po lewej stronie strzałek napis substraty, po prawej produkty. Nad strzałką skierowaną w prawo napis chłodzenie, czyli od substratów przez chłodzenie do produktów. Druga strzałka jest skierowana w lewo. Pod nią napis ogrzewanie, czyli od produktów przez ogrzewanie do substratów.

Podsumowując, trzeba zaznaczyć, że każda zmiana temperatury w reakcjach egzotermicznych i endotermicznych powoduje przesunięcie położenia równowagi. W przypadku reakcji endotermicznych, dostarczenie ciepła przesuwa stan równowagi w kierunku syntezy produktów. Ochłodzenie układu wywołuje skutek odwrotny, czyli przesunięcie stanu równowagi w kierunku substratów. W przypadku reakcji egzotermicznych, dostarczenie ciepła przesuwa stan równowagi w kierunku substratów, a ochłodzenie układu w kierunku produktów.

Słownik

Bibliografia

Hejwowska S., Marcinkowski R., Staluszka J., Równowagi i procesy jonowe Chemia 3, Gdynia 2006.

Encyklopedia PWN

Kaznowski K., Pazdro K., Chemia podręcznik dla liceów i techników Warszawa 2019.

Litwin M., Styka‑Wlazło S., Szymońska J., To jest chemia 1, Warszawa 2013.