Vad är kemisk jämvikt?
Vissa reaktioner går åt båda hållen samtidigt: reaktanter bildar produkter, och produkter bildar reaktanter igen. De kallas reversibla reaktioner och skrivs med tecknet ⇌, till exempel N2 + 3H2 ⇌ 2NH3.
I början är framåtreaktionen snabb. När produkter byggs upp går bakåtreaktionen snabbare. När de två hastigheterna är lika har dynamisk jämvikt uppnåtts. Då gäller:
- Reaktionerna stannar inte. De fortsätter åt båda hållen.
- Ämnenas mängder är konstanta, men det behöver inte finnas lika mycket reaktanter som produkter.
- Jämvikt uppnås bara i ett slutet kärl.
Hur förskjuts jämvikten?
Le Chateliers princip: om en yttre förändring påverkar ett system i jämvikt förskjuts systemet åt det håll som minskar förändringen.
| Förändring | Åt vilket håll förskjuts jämvikten? |
|---|---|
| Tillsätt reaktant | Mot produkterna (åt höger) |
| Ta bort produkt | Åt höger |
| Höj temperaturen | Åt det endoterma hållet |
| Sänk temperaturen | Åt det exoterma hållet |
| Höj trycket | Mot sidan med färre mol gas |
| Tillsätt katalysator | Ingen förskjutning, men jämvikt nås snabbare |
Ammoniakreaktionen är exoterm, med 4 mol gas till vänster och 2 till höger. Därför förskjuter ett högre tryck jämvikten åt höger, och en högre temperatur förskjuter den åt vänster.
Jämviktskonstanten Kc uttrycker jämvikten som ett tal. När tryck eller koncentration ändras kan jämvikten förskjutas, men värdet på Kc är detsamma. Det beror bara på temperaturen.
Se jämvikt i appen Nalukh chem
Den här simulatorn ingår när du har full tillgång. Appen är gratis att ladda ner, och 2 kapitel och 5 simulatorer är öppna utan registrering.
Hur använder du simulatorn?
Det rör sig 30 partiklar i rutan: blå är A och orange är B. Tänk på A som reaktanten och B som produkten.
- Läs av antalet A- och B-partiklar i raden under rutan.
- Dra reglaget ⚖️ Förhållanden (A ← → B) åt höger, så omvandlas A-partiklar långsamt till B. Dra det åt vänster, så omvandlas B-partiklar till A.
- När talen har stabiliserats tittar du på partiklarnas färger: summorna ändras inte, men partiklar byter färg då och då. Det här är dynamisk jämvikt.
Reglaget står inte för en enda bestämd förändring. Det visar en förändring av förhållandena i allmänhet. Simulatorn har inga tal för temperatur eller tryck.
Uppgifter att prova i simulatorn
- Låt reglaget stå i mitten och vänta tills talen har stabiliserats. Hur många A- och B-partiklar finns det? Svar: 15 och 15. Men partiklarna fortsätter att byta färg.
- Dra reglaget åt höger och vänta tills talen har stabiliserats. Svar: Det finns fler B-partiklar och färre A-partiklar, och talen blir konstanta igen. Det betyder att en ny jämvikt har uppnåtts.
- Tänk dig att trycket höjs i ammoniakreaktionen och dra reglaget åt rätt håll. Svar: Åt höger, och mängden produkt ökar.
- Dra reglaget hela vägen åt höger. Svar: Alla 30 partiklarna blir B. Det här är en förenklad bild: i en verklig reversibel reaktion finns båda sidorna kvar.
Exempel från vardagen
Kolsyrade drycker tappas på flaska med CO2 som pressas in under högt tryck. När du öppnar en burk sjunker trycket, och den lösta CO2 kommer ut som bubblor. Jämvikten har förskjutits mot gasen. Ammoniakfabriker tar bort produkten hela tiden, vilket också förskjuter jämvikten åt höger.
