Studi tentang parameter sistem, termasuk zat awal dan produk reaksi, memungkinkan kita untuk mengetahui faktor apa yang menggeser kesetimbangan kimia dan menyebabkan perubahan yang diinginkan. Berdasarkan kesimpulan Le Chatelier, Brown dan ilmuwan lain tentang metode melakukan reaksi reversibel, teknologi industri didasarkan pada yang memungkinkan untuk melakukan proses yang sebelumnya tampak mustahil dan memperoleh manfaat ekonomi.

Berbagai proses kimia

Menurut karakteristik efek termal, banyak reaksi diklasifikasikan sebagai eksotermik atau endotermik. Yang pertama pergi dengan pembentukan panas, misalnya, oksidasi karbon, hidrasi asam sulfat pekat. Jenis perubahan kedua dikaitkan dengan penyerapan energi panas. Contoh reaksi endoterm: dekomposisi kalsium karbonat dengan pembentukan kapur mati dan karbon dioksida, pembentukan hidrogen dan karbon selama dekomposisi termal metana. Dalam persamaan proses ekso- dan endotermik, perlu untuk menunjukkan efek termal. Redistribusi elektron antara atom-atom zat yang bereaksi terjadi dalam reaksi redoks. Empat jenis proses kimia dibedakan menurut karakteristik reaktan dan produk:

Untuk mengkarakterisasi proses, kelengkapan interaksi senyawa yang bereaksi adalah penting. Fitur ini mendasari pembagian reaksi menjadi reversibel dan ireversibel.

Reversibilitas reaksi

Proses reversibel membuat sebagian besar fenomena kimia. Pembentukan produk akhir dari reaktan adalah reaksi langsung. Sebaliknya, zat awal diperoleh dari produk dekomposisi atau sintesisnya. Dalam campuran yang bereaksi, keseimbangan kimia muncul, di mana banyak senyawa diperoleh ketika molekul awal terurai. Dalam proses reversibel, alih-alih tanda "=" antara reaktan dan produk, simbol "↔" atau "⇌" digunakan. Panah bisa tidak sama panjangnya, yang dikaitkan dengan dominasi salah satu reaksi. Dalam persamaan kimia, karakteristik agregat zat dapat ditunjukkan (g - gas, w - cairan, m - padatan). Metode yang dibuktikan secara ilmiah untuk mempengaruhi proses reversibel sangat penting secara praktis. Dengan demikian, produksi amonia menjadi menguntungkan setelah terciptanya kondisi yang menggeser keseimbangan menuju pembentukan produk target: 3H 2 (g) + N 2 (g) 2NH 3 (g). Fenomena ireversibel menyebabkan munculnya senyawa yang tidak larut atau sedikit larut, pembentukan gas yang meninggalkan bidang reaksi. Proses ini termasuk pertukaran ion, dekomposisi zat.

Kesetimbangan kimia dan kondisi untuk perpindahannya

Beberapa faktor mempengaruhi karakteristik proses maju dan mundur. Salah satunya adalah waktu. Konsentrasi zat yang diambil untuk reaksi secara bertahap berkurang, dan senyawa akhir meningkat. Reaksi arah maju semakin lambat, proses sebaliknya semakin cepat. Dalam interval tertentu, dua proses yang berlawanan berjalan secara serempak. Interaksi antar zat terjadi, tetapi konsentrasinya tidak berubah. Alasannya adalah keseimbangan kimia dinamis yang ditetapkan dalam sistem. Retensi atau modifikasinya tergantung pada:

• kondisi suhu;
• konsentrasi senyawa;
• tekanan (untuk gas).

Pergeseran dalam kesetimbangan kimia

Pada tahun 1884, A. L. Le Chatelier, seorang ilmuwan terkemuka dari Perancis, mengusulkan deskripsi cara untuk membawa sistem keluar dari keadaan keseimbangan dinamis. Metode ini didasarkan pada prinsip meratakan tindakan faktor eksternal. Le Chatelier menarik perhatian pada fakta bahwa proses muncul dalam campuran yang bereaksi yang mengkompensasi pengaruh gaya asing. Prinsip yang dirumuskan oleh peneliti Perancis mengatakan bahwa perubahan kondisi dalam keadaan setimbang mendukung jalannya reaksi yang melemahkan pengaruh asing. Pergeseran kesetimbangan mematuhi aturan ini, diamati ketika komposisi, kondisi suhu dan tekanan berubah. Teknologi berdasarkan temuan para ilmuwan digunakan dalam industri. Banyak proses kimia yang dianggap tidak praktis dilakukan dengan menggunakan metode pergeseran kesetimbangan.

Pengaruh konsentrasi

Pergeseran kesetimbangan terjadi jika komponen tertentu dikeluarkan dari zona interaksi atau bagian tambahan dari suatu zat dimasukkan. Penghapusan produk dari campuran reaksi biasanya menyebabkan peningkatan laju pembentukannya, sedangkan penambahan zat, sebaliknya, menyebabkan dekomposisi yang dominan. Dalam proses esterifikasi, asam sulfat digunakan untuk dehidrasi. Ketika dimasukkan ke dalam bidang reaksi, hasil metil asetat meningkat: CH 3 COOH + CH 3 OH CH 3 COOSH 3 + H 2 O. Jika Anda menambahkan oksigen yang berinteraksi dengan sulfur dioksida, maka kesetimbangan kimia bergeser ke arah reaksi langsung pembentukan belerang trioksida. Oksigen mengikat molekul SO3, konsentrasinya menurun, yang konsisten dengan aturan Le Chatelier untuk proses reversibel.

Perubahan suhu

Proses yang terjadi dengan penyerapan atau pelepasan panas adalah endo- dan eksotermik. Untuk menggeser kesetimbangan, pemanasan atau penghilangan panas dari campuran yang bereaksi digunakan. Peningkatan suhu disertai dengan peningkatan laju fenomena endotermik di mana energi tambahan diserap. Pendinginan mengarah pada keuntungan dari proses eksotermis yang melepaskan panas. Selama interaksi karbon dioksida dengan batubara, pemanasan disertai dengan peningkatan konsentrasi monoksida, dan pendinginan mengarah pada pembentukan jelaga yang dominan: CO 2 (g) + C (t) 2CO (g).

Pengaruh tekanan

Perubahan tekanan merupakan faktor penting untuk mereaksikan campuran yang mencakup senyawa gas. Anda juga harus memperhatikan perbedaan volume zat awal dan yang dihasilkan. Penurunan tekanan menyebabkan terjadinya fenomena yang dominan di mana volume total semua komponen meningkat. Peningkatan tekanan mengarahkan proses ke arah pengurangan volume seluruh sistem. Pola ini diamati pada reaksi pembentukan amonia: 0,5N 2 (g) + 1,5H 2 (g) NH 3 (g). Perubahan tekanan tidak akan mempengaruhi kesetimbangan kimia dalam reaksi-reaksi yang berlangsung pada volume konstan.

Kondisi optimal untuk pelaksanaan proses kimia

Penciptaan kondisi untuk menggeser keseimbangan sangat menentukan perkembangan teknologi kimia modern. Penggunaan teori ilmiah secara praktis memberikan kontribusi untuk memperoleh hasil produksi yang optimal. Contoh paling mencolok adalah produksi amonia: 0,5N 2 (g) + 1,5H 2 (g) NH 3 (g). Peningkatan kandungan molekul N 2 dan H 2 dalam sistem menguntungkan untuk sintesis zat kompleks dari yang sederhana. Reaksi disertai dengan pelepasan panas, sehingga penurunan suhu akan menyebabkan peningkatan konsentrasi NH3. Volume komponen awal lebih besar dari volume produk target. Peningkatan tekanan akan memberikan peningkatan hasil NH 3 .

Di bawah kondisi produksi, rasio optimal semua parameter (suhu, konsentrasi, tekanan) dipilih. Selain itu, area kontak antara reaktan sangat penting. Dalam sistem heterogen padat, peningkatan luas permukaan menyebabkan peningkatan laju reaksi. Katalis meningkatkan laju reaksi maju dan reaksi balik. Penggunaan zat dengan sifat seperti itu tidak menyebabkan pergeseran kesetimbangan kimia, tetapi mempercepat permulaannya.

Kesetimbangan kimia bersifat inheren reversibel reaksi dan tidak khas untuk ireversibel reaksi kimia.

Seringkali, selama pelaksanaan proses kimia, reaktan awal sepenuhnya masuk ke produk reaksi. Sebagai contoh:

Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Tidak mungkin untuk mendapatkan tembaga logam dengan melakukan reaksi dalam arah yang berlawanan, karena. diberikan reaksinya ireversibel. Dalam proses seperti itu, reaktan sepenuhnya diubah menjadi produk, yaitu. reaksi berlangsung sampai selesai.

Tetapi sebagian besar reaksi kimia reversibel, yaitu aliran paralel reaksi dalam arah maju dan mundur mungkin. Dengan kata lain, reaktan hanya sebagian diubah menjadi produk, dan sistem reaksi akan terdiri dari reaktan dan produk. Sistem dalam hal ini dalam keadaan kesetimbangan kimia.

Dalam proses reversibel, pada awalnya reaksi langsung memiliki laju maksimum, yang secara bertahap menurun karena penurunan jumlah reagen. Sebaliknya, reaksi sebaliknya, awalnya memiliki laju minimum, yang meningkat seiring dengan akumulasi produk. Pada akhirnya, tiba saatnya ketika laju kedua reaksi menjadi sama - sistem mencapai keadaan setimbang. Ketika keadaan setimbang tercapai, konsentrasi komponen tetap tidak berubah, tetapi reaksi kimia tidak berhenti. Itu. Ini adalah keadaan dinamis (bergerak). Agar lebih jelas, kami sajikan gambar berikut:

Katakanlah ada beberapa reaksi kimia reversibel:

a A + b B = c C + d D

kemudian, berdasarkan hukum aksi massa, kami menulis ekspresi untuk lurus 1 dan membalik 2 reaksi:

1 = k 1 [A] a [B] b

2 = k 2 [C] c [D] d

Sanggup kesetimbangan kimia, laju reaksi maju dan reaksi balik adalah sama, yaitu:

k 1 [A] a [B] b = k 2 [C] c [D] d

kita mendapatkan

Ke= k1 / k 2 = [C] c [D] d [A] a [B] b

Di mana K =k 1 / k 2 – konstanta kesetimbangan.

Untuk setiap proses reversibel, dalam kondisi tertentu k adalah nilai konstan. Itu tidak tergantung pada konsentrasi zat, karena ketika jumlah salah satu zat berubah, jumlah komponen lain juga berubah.

Ketika kondisi untuk jalannya proses kimia berubah, pergeseran kesetimbangan mungkin terjadi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan:

• perubahan konsentrasi reaktan atau produk,
• perubahan tekanan,
• perubahan suhu,
• memasukkan katalis ke dalam media reaksi.

Prinsip Le Chatelier

Semua faktor di atas mempengaruhi pergeseran kesetimbangan kimia, yang tunduk pada Prinsip Le Chatelier: jika Anda mengubah salah satu kondisi di mana sistem berada dalam kesetimbangan - konsentrasi, tekanan atau suhu - maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang melawan perubahan ini. Itu. kesetimbangan cenderung bergeser ke arah yang menyebabkan penurunan pengaruh dampak yang menyebabkan pelanggaran keadaan kesetimbangan.

Jadi, kami akan mempertimbangkan secara terpisah pengaruh masing-masing faktornya terhadap keadaan keseimbangan.

Pengaruh perubahan konsentrasi reaktan atau produk mari kita tunjukkan dengan contoh Proses Haber:

N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)

Jika, misalnya, nitrogen ditambahkan ke sistem kesetimbangan yang terdiri dari N 2 (g), H 2 (g) dan NH 3 (g), maka kesetimbangan harus bergeser ke arah yang akan berkontribusi pada penurunan jumlah hidrogen menuju nilai aslinya, yaitu. ke arah pembentukan sejumlah amonia tambahan (ke kanan). Pada saat yang sama, penurunan jumlah hidrogen juga akan terjadi. Ketika hidrogen ditambahkan ke sistem, kesetimbangan juga akan bergeser ke arah pembentukan jumlah amonia baru (ke kanan). Sedangkan masuknya amonia ke dalam sistem kesetimbangan, menurut Prinsip Le Chatelier , akan menyebabkan pergeseran kesetimbangan menuju proses yang menguntungkan untuk pembentukan zat awal (ke kiri), yaitu. konsentrasi amonia harus dikurangi dengan menguraikan sebagian menjadi nitrogen dan hidrogen.

Penurunan konsentrasi salah satu komponen akan menggeser keadaan kesetimbangan sistem ke arah pembentukan komponen ini.

Pengaruh perubahan tekanan masuk akal jika komponen gas mengambil bagian dalam proses yang diteliti dan, dalam hal ini, ada perubahan jumlah molekul. Jika jumlah total molekul dalam sistem tetap permanen, maka perubahan tekanan tidak mempengaruhi pada saldonya, misalnya:

I 2 (g) + H 2 (g) \u003d 2HI (g)

Jika tekanan total suatu sistem kesetimbangan diperbesar dengan cara memperkecil volumenya, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah penurunan volume. Itu. menuju penurunan jumlah gas dalam sistem. Dalam reaksi:

N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g)

dari 4 molekul gas (1 N 2 (g) dan 3 H 2 (g)) terbentuk 2 molekul gas (2 NH 3 (g)), yaitu. tekanan dalam sistem berkurang. Akibatnya, peningkatan tekanan akan berkontribusi pada pembentukan jumlah amonia tambahan, mis. kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukannya (ke kanan).

Jika suhu sistem konstan, maka perubahan tekanan total sistem tidak akan menyebabkan perubahan konstanta kesetimbangan. KE.

Perubahan suhu sistem tidak hanya mempengaruhi perpindahan kesetimbangannya, tetapi juga konstanta kesetimbangan KE. Jika suatu sistem kesetimbangan, pada tekanan konstan, diberi panas tambahan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah penyerapan panas. Mempertimbangkan:

N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g) + 22 kkal

Jadi, seperti yang Anda lihat, reaksi maju berlanjut dengan pelepasan panas, dan reaksi sebaliknya dengan penyerapan. Dengan kenaikan suhu, kesetimbangan reaksi ini bergeser ke arah reaksi penguraian amonia (ke kiri), karena itu dan melemahkan pengaruh eksternal - kenaikan suhu. Sebaliknya, pendinginan menyebabkan pergeseran kesetimbangan ke arah sintesis amonia (ke kanan), karena reaksinya eksotermis dan menolak pendinginan.

Dengan demikian, peningkatan suhu mendukung pergeseran kesetimbangan kimia ke arah reaksi endoterm, dan penurunan suhu ke arah proses eksoterm . Konstanta kesetimbangan dari semua proses eksotermik dengan penurunan suhu yang meningkat, dan proses endotermik - meningkat.

Sebagian besar reaksi kimia bersifat reversibel, yaitu berlangsung secara simultan dalam arah yang berlawanan. Dalam kasus di mana reaksi maju dan reaksi balik berlangsung pada tingkat yang sama, kesetimbangan kimia terjadi.

Ketika kesetimbangan kimia tercapai, jumlah molekul zat yang membentuk sistem berhenti berubah dan tetap konstan dalam waktu di bawah kondisi eksternal yang tidak berubah.

Keadaan suatu sistem di mana laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik disebut kesetimbangan kimia.

Sebagai contoh, kesetimbangan reaksi H 2 (g) + I 2 (g) 2HI (g) terjadi ketika molekul hidrogen iodida terbentuk dalam satuan waktu dalam reaksi langsung sebanyak molekul hidrogen iodida terbentuk dalam satu unit waktu dalam reaksi langsung saat mereka meluruh dalam reaksi terbalik menjadi yodium dan hidrogen.

Kemampuan suatu reaksi untuk berlangsung dalam arah yang berlawanan disebut reversibilitas kinetik..

Dalam persamaan reaksi, reversibilitas ditunjukkan oleh dua panah yang berlawanan (⇆) alih-alih tanda sama dengan antara sisi kiri dan kanan persamaan kimia.

Kesetimbangan kimia bersifat dinamis (mobile). Ketika kondisi eksternal berubah, keseimbangan bergeser dan kembali ke keadaan semula jika kondisi eksternal memperoleh nilai konstan. Pengaruh faktor eksternal pada keseimbangan kimia menyebabkan pergeserannya.

Posisi kesetimbangan kimia tergantung pada parameter reaksi berikut:

Suhu;

tekanan;

Konsentrasi.

Pengaruh faktor-faktor ini terhadap reaksi kimia mengikuti pola yang diungkapkan secara umum pada tahun 1884 oleh ilmuwan Prancis Le Chatelier (Gbr. 1).

Beras. 1. Henri Louis Le Chatelier

Formulasi modern dari prinsip Le Chatelier

Jika pengaruh eksternal diberikan pada sistem dalam kesetimbangan, maka kesetimbangan bergeser ke arah yang melemahkan pengaruh ini.

1. Pengaruh suhu

Dalam setiap reaksi reversibel, salah satu arah sesuai dengan proses eksotermik, dan yang lain sesuai dengan proses endoterm.

Contoh: produksi industri amonia. Beras. 2.

Beras. 2. Pabrik untuk produksi amonia

Reaksi sintesis amonia:

N 2 + 3H 2 2NH 3 + Q

Reaksi maju adalah eksoterm dan reaksi sebaliknya adalah endoterm.

Pengaruh perubahan suhu pada posisi kesetimbangan kimia mengikuti aturan berikut.

Ketika suhu naik, kesetimbangan kimia bergeser ke arah reaksi endotermik, dan ketika suhu turun, ia bergeser ke arah reaksi eksotermik.

Untuk menggeser kesetimbangan ke arah memperoleh amonia, suhu harus diturunkan.

2. Pengaruh tekanan

Dalam semua reaksi yang melibatkan zat gas, disertai dengan perubahan volume karena perubahan jumlah zat dalam transisi dari zat awal ke produk, posisi kesetimbangan dipengaruhi oleh tekanan dalam sistem.

Pengaruh tekanan pada posisi kesetimbangan mengikuti aturan berikut.

Dengan peningkatan tekanan, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan zat (awal atau produk) dengan volume yang lebih kecil; ketika tekanan berkurang, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan zat dengan volume besar.

Dalam reaksi sintesis amonia, dengan meningkatnya tekanan, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan amonia, karena reaksi berlangsung dengan penurunan volume.

3. Pengaruh konsentrasi

Pengaruh konsentrasi pada keadaan kesetimbangan mengikuti aturan berikut.

Dengan peningkatan konsentrasi salah satu zat awal, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan produk reaksi; dengan peningkatan konsentrasi salah satu produk reaksi, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan zat awal.

Dalam reaksi produksi amonia, untuk menggeser kesetimbangan ke arah produksi amonia, perlu untuk meningkatkan konsentrasi hidrogen dan nitrogen.

Menyimpulkan pelajaran

Dalam pelajaran ini, Anda telah mempelajari konsep “keseimbangan kimia” dan cara menggesernya, kondisi apa yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan kimia, dan cara kerja “prinsip Le Chatelier”.

Bibliografi

1. Novoshinsky I.I., Novoshinskaya N.S. Kimia. Buku teks untuk kelas 10 umum. inst. tingkat profil. - M .: LLC "TID "Kata Rusia - RS", 2008. (§§ 24, 25)
2. Kuznetsova N.E., Litvinova T.N., Lyovkin A.N. Kimia: Kelas 11: Buku pelajaran untuk siswa pada umumnya. inst. (tingkat profil): dalam 2 jam. Bagian 2. M.: Ventana-Graf, 2008. (§ 24)
3. Rudzitis G.E. Kimia. Dasar-dasar Kimia Umum. Kelas 11: buku teks. untuk umum institusi: tingkat dasar / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Pendidikan, JSC "buku teks Moskow", 2010. (§ 13)
4. Radetsky A.M. Kimia. materi didaktik. kelas 10-11. - M.: Pencerahan, 2011. (hlm. 96-98)
5. Khomchenko ID Kumpulan soal dan latihan kimia untuk SMA. - M.: RIA "Gelombang Baru": Penerbit Umerenkov, 2008. (hal. 65-68)

1. Hemi.nsu.ru ().
2. Alhimikov.net ().
3. Prosto-o-slognom.ru ().

Pekerjaan rumah

1. Dengan. 65-66 No. 12.10-12.17 dari Kumpulan tugas dan latihan kimia untuk sekolah menengah (Khomchenko I.D.), 2008.
2. Dalam hal apa perubahan tekanan tidak menyebabkan pergeseran kesetimbangan kimia dalam reaksi yang melibatkan zat gas?
3. Mengapa katalis tidak berperan dalam menggeser kesetimbangan kimia?

Keadaan di mana laju reaksi maju dan reaksi balik sama disebut kesetimbangan kimia. Persamaan reaksi reversibel dalam bentuk umum:

Laju reaksi maju v 1 =k 1 [A] m [B] n , laju reaksi balik v 2 =k 2 [С] p [D] q , di mana dalam tanda kurung siku adalah konsentrasi kesetimbangan. Menurut definisi, pada kesetimbangan kimia v 1 =v 2, dari mana

K c \u003d k 1 / k 2 \u003d [C] p [D] q / [A] m [B] n,

di mana K c adalah konstanta kesetimbangan kimia yang dinyatakan dalam konsentrasi molar. Ekspresi matematika yang diberikan sering disebut hukum aksi massa untuk reaksi kimia reversibel: rasio produk konsentrasi kesetimbangan produk reaksi dengan produk konsentrasi kesetimbangan bahan awal.

Posisi kesetimbangan kimia tergantung pada parameter reaksi berikut: suhu, tekanan dan konsentrasi. Pengaruh faktor-faktor ini terhadap reaksi kimia tunduk pada pola yang diungkapkan secara umum pada tahun 1884 oleh ilmuwan Prancis Le Chatelier. Rumusan modern dari prinsip Le Chatelier adalah sebagai berikut:

Jika suatu pengaruh luar diberikan pada suatu sistem yang berada dalam keadaan setimbang, maka sistem tersebut akan berpindah ke keadaan lain sedemikian rupa untuk mengurangi pengaruh pengaruh luar tersebut.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia.

1. Pengaruh suhu. Dalam setiap reaksi reversibel, salah satu arah sesuai dengan proses eksotermik, dan yang lain sesuai dengan proses endoterm.

Ketika suhu naik, kesetimbangan kimia bergeser ke arah reaksi endotermik, dan ketika suhu turun, ia bergeser ke arah reaksi eksotermik.

2. Pengaruh tekanan. Dalam semua reaksi yang melibatkan zat gas, disertai dengan perubahan volume karena perubahan jumlah zat dalam transisi dari zat awal ke produk, posisi kesetimbangan dipengaruhi oleh tekanan dalam sistem.
Pengaruh tekanan pada posisi kesetimbangan mengikuti aturan berikut:

Dengan meningkatnya tekanan, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan zat (awal atau produk) dengan volume yang lebih kecil.

3. Pengaruh konsentrasi. Pengaruh konsentrasi pada keadaan kesetimbangan mengikuti aturan berikut:

Dengan peningkatan konsentrasi salah satu zat awal, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan produk reaksi;
dengan peningkatan konsentrasi salah satu produk reaksi, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan zat awal.

Pertanyaan untuk pengendalian diri:

1. Berapa laju reaksi kimia dan faktor-faktor apa yang bergantung padanya? Pada faktor apa konstanta laju bergantung?

2. Tulis persamaan untuk laju reaksi pembentukan air dari hidrogen dan oksigen dan tunjukkan bagaimana perubahan laju jika konsentrasi hidrogen dikalikan tiga.

3. Bagaimana laju reaksi berubah dari waktu ke waktu? Reaksi apa yang disebut reversibel? Bagaimana keadaan kesetimbangan kimia? Apa yang disebut konstanta kesetimbangan, tergantung pada faktor apa?

4. Pengaruh luar apa yang dapat mengganggu keseimbangan kimia? Ke arah mana kesetimbangan akan bergeser ketika suhu berubah? Tekanan?

5. Bagaimana reaksi reversibel dapat digeser ke arah tertentu dan diselesaikan?

Kuliah No. 12 (masalah)

Solusi

Target: Berikan kesimpulan kualitatif tentang kelarutan zat dan penilaian kuantitatif kelarutan.

Kata kunci: Solusi - homogen dan heterogen, benar dan koloid; kelarutan zat; konsentrasi larutan; larutan nonelektroil; hukum Raoult dan van't Hoff.

Rencana.

1. Klasifikasi solusi.

2. Konsentrasi solusi.

3. Solusi non-elektrolit. hukum Raoult.

Klasifikasi solusi

Larutan adalah sistem homogen (fase tunggal) dengan komposisi variabel, terdiri dari dua atau lebih zat (komponen).

Menurut sifat dari keadaan agregasi, larutan dapat berupa gas, cair dan padat. Biasanya, komponen yang dalam kondisi tertentu berada dalam keadaan agregasi yang sama dengan larutan yang dihasilkan dianggap sebagai pelarut, komponen larutan yang tersisa adalah zat terlarut. Dalam hal keadaan agregat komponen yang sama, pelarut adalah komponen yang terdapat dalam larutan.

Tergantung pada ukuran partikel, solusi dibagi menjadi benar dan koloid. Dalam larutan sejati (sering disebut hanya sebagai solusi), zat terlarut tersebar ke tingkat atom atau molekul, partikel zat terlarut tidak terlihat baik secara visual atau di bawah mikroskop, mereka bergerak bebas dalam media pelarut. Solusi sejati adalah sistem yang stabil secara termodinamika, stabil tanpa batas dari waktu ke waktu.

Kekuatan pendorong untuk pembentukan solusi adalah faktor entropi dan entalpi. Saat melarutkan gas dalam cairan, entropi selalu menurun S< 0, а при растворении кристаллов возрастает (ΔS >0). Semakin kuat interaksi antara zat terlarut dan pelarut, semakin besar peran faktor entalpi dalam pembentukan larutan. Tanda perubahan entalpi pelarutan ditentukan oleh tanda jumlah semua efek termal dari proses yang menyertai pelarutan, yang kontribusi utamanya dibuat oleh penghancuran kisi kristal menjadi ion bebas (ΔH > 0) dan interaksi ion yang terbentuk dengan molekul pelarut (solvasi, H< 0). При этом независимо от знака энтальпии при растворении (абсолютно нерастворимых веществ нет) всегда ΔG = ΔH – T·ΔS < 0, т. к. переход вещества в раствор сопровождается значительным возрастанием энтропии вследствие стремления системы к разупорядочиванию. Для жидких растворов (расплавов) процесс растворения идет самопроизвольно (ΔG < 0) до установления динамического равновесия между раствором и твердой фазой.

Konsentrasi larutan jenuh ditentukan oleh kelarutan zat pada suhu tertentu. Larutan dengan konsentrasi yang lebih rendah disebut tidak jenuh.

Kelarutan untuk berbagai zat sangat bervariasi dan tergantung pada sifatnya, interaksi partikel zat terlarut satu sama lain dan dengan molekul pelarut, serta pada kondisi eksternal (tekanan, suhu, dll.).

Dalam praktik kimia, larutan yang dibuat berdasarkan pelarut cair adalah yang paling penting. Ini adalah campuran cair dalam kimia yang hanya disebut larutan. Pelarut anorganik yang paling banyak digunakan adalah air. Larutan dengan pelarut lain disebut tidak berair.

Solusi sangat penting secara praktis; banyak reaksi kimia terjadi di dalamnya, termasuk yang mendasari metabolisme pada organisme hidup.

Konsentrasi larutan

Karakteristik penting dari larutan adalah konsentrasinya, yang menyatakan jumlah relatif komponen dalam larutan. Ada konsentrasi massa dan volume, berdimensi dan tak berdimensi.

Ke tak berdimensi konsentrasi (saham) meliputi konsentrasi sebagai berikut:

Fraksi massa zat terlarut W(B) dinyatakan sebagai pecahan unit atau sebagai persentase:

di mana m(B) dan m(A) adalah massa zat terlarut B dan massa pelarut A.

Fraksi volume zat terlarut (B) dinyatakan dalam fraksi satuan atau persen volume:

di mana V i adalah volume komponen larutan, V(B) adalah volume zat terlarut B. Persentase volume disebut derajat *) .

*) Terkadang konsentrasi volume dinyatakan dalam seperseribu (ppm, ) atau dalam bagian per juta (ppm), ppm.

Fraksi mol zat terlarut (B) dinyatakan dengan hubungan

Jumlah fraksi mol k komponen larutan i sama dengan satu

Ke dimensi konsentrasi termasuk konsentrasi berikut:

Molalitas zat terlarut C m (B) ditentukan oleh jumlah zat n (B) dalam 1 kg (1000 g) pelarut, satuannya adalah mol/kg.

Konsentrasi molar zat B dalam larutan C(B) - kandungan jumlah zat terlarut B per satuan volume larutan, mol/m 3, atau lebih sering mol/liter:

di mana (B) adalah massa molar B, V adalah volume larutan.

Ekivalen konsentrasi molar zat B C E (B) (normalitas - usang.) ditentukan oleh jumlah ekuivalen zat terlarut per satuan volume larutan, mol / liter:

di mana n E (B) adalah jumlah ekuivalen zat, E adalah massa molar ekuivalen.

Titer larutan zat B( T B) ditentukan oleh massa zat terlarut dalam g yang terkandung dalam 1 ml larutan:

g/ml atau g/ml.

Konsentrasi massa (fraksi massa, persentase, molal) tidak bergantung pada suhu; konsentrasi volumetrik mengacu pada suhu tertentu.

Semua zat mampu kelarutan sampai batas tertentu dan dicirikan oleh kelarutan. Beberapa zat sangat larut satu sama lain (air-aseton, benzena-toluena, natrium-kalium cair). Sebagian besar senyawa sedikit larut (air-benzena, air-butil alkohol, garam meja-air), dan banyak yang sedikit larut atau praktis tidak larut (air-BaSO 4 , air-bensin).

Kelarutan suatu zat dalam kondisi tertentu adalah konsentrasinya dalam larutan jenuh. Dalam larutan seperti itu, keseimbangan tercapai antara zat terlarut dan larutan. Dengan tidak adanya kesetimbangan, larutan tetap stabil jika konsentrasi zat terlarut kurang dari kelarutannya (larutan tak jenuh), atau tidak stabil jika larutan mengandung zat yang lebih besar dari kelarutannya (larutan lewat jenuh).

Semua reaksi kimia, pada prinsipnya, dapat dibalik.
Ini berarti bahwa baik interaksi reaktan maupun interaksi produk berlangsung dalam campuran reaksi. Dalam pengertian ini, perbedaan antara reaktan dan produk adalah sewenang-wenang. Arah reaksi kimia ditentukan oleh kondisi pelaksanaannya (suhu, tekanan, konsentrasi zat).
Banyak reaksi memiliki satu arah dominan dan kondisi ekstrim diperlukan untuk melakukan reaksi tersebut dalam arah yang berlawanan. Dalam reaksi seperti itu, konversi hampir lengkap reaktan menjadi produk terjadi.

Contoh. Besi dan belerang bereaksi satu sama lain di bawah pemanasan sedang untuk membentuk besi (II) sulfida, FeS stabil dalam kondisi seperti itu dan praktis tidak terurai menjadi besi dan belerang:

Pada 200 atm dan 400 0C, kandungan NH3 maksimum dan sama dengan 36% (berdasarkan volume) dalam campuran reaksi tercapai. Dengan peningkatan suhu lebih lanjut karena peningkatan aliran reaksi balik, fraksi volume amonia dalam campuran berkurang.
Reaksi maju dan reaksi mundur berlangsung secara bersamaan dalam arah yang berlawanan.

Dalam semua reaksi reversibel, laju reaksi maju menurun dan laju reaksi balik meningkat hingga kedua laju menjadi sama dan keadaan kesetimbangan tercapai.

Dalam keadaan setimbang, laju reaksi maju dan reaksi balik menjadi sama.

PRINSIP LE CHATELIER PERGESERAN KESETIMBANGAN KIMIA.

Posisi kesetimbangan kimia tergantung pada parameter reaksi berikut: suhu, tekanan dan konsentrasi. Pengaruh faktor-faktor ini terhadap reaksi kimia tunduk pada pola yang diungkapkan secara umum pada tahun 1884 oleh ilmuwan Prancis Le Chatelier. Rumusan modern dari prinsip Le Chatelier adalah sebagai berikut:

1. Pengaruh suhu. Dalam setiap reaksi reversibel, salah satu arah sesuai dengan proses eksotermik, dan yang lain sesuai dengan proses endoterm.

2. Pengaruh tekanan. Dalam semua reaksi yang melibatkan zat gas, disertai dengan perubahan volume karena perubahan jumlah zat ketika bergerak dari zat awal ke produk, tekanan dalam sistem mempengaruhi posisi kesetimbangan.
Pengaruh tekanan pada posisi kesetimbangan mengikuti aturan berikut:

Jadi, selama transisi dari zat awal ke produk, volume gas berkurang setengahnya. Artinya dengan kenaikan tekanan, kesetimbangan bergeser ke arah pembentukan NH3, sebagaimana dibuktikan oleh data berikut untuk reaksi sintesis amonia pada 400 0C:

3. Pengaruh konsentrasi. Pengaruh konsentrasi pada keadaan kesetimbangan mengikuti aturan berikut: