Hemijska ravnoteža se dostiže kada su: brzina direktne i povratne reakcije jednake i koncentracije reaktanata i proizvoda konstantne

Similar documents
Hemijska ravnoteža. Poglavlje 2.6 Zakon o dejstvu masa Van t Hofova reakciona izoterma Termodinamički uslov i položaj hemijske ravnoteže

This is important to know that the P total is different from the initial pressure (1bar) because of the production of extra molecules!!! = 0.

Thermodynamics. 1. Which of the following processes causes an entropy decrease?

Chapter 15 Equilibrium

BCIT Winter Chem Exam #1

C h a p t e r 13. Chemical Equilibrium

Unit 8: Equilibrium Unit Review

Thermohemija. Energija. Prvi zakon termodinamike. Entalpija / kalorimetrija

CHEMICAL EQUILIBRIUM Chapter 13

CHAPTER 3: CHEMICAL EQUILIBRIUM

Chemical Equilibrium. Professor Bice Martincigh. Equilibrium

The Equilibrium Law. Calculating Equilibrium Constants. then (at constant temperature) [C] c. [D] d = a constant, ( K c )

NOTE: WORK FOR QUESTIONS 1, 2 and 9 ARE HANDWRITTEN AND FOUND IN THE LAST PAGES OF THIS DOCUMENT. 1. For the following equilibrium CH 3.

Chemical Kinetics and Equilibrium

Chemical Equilibrium. Chapter 8

Unit 2 Pre-Test Reaction Equilibrium

Chapter 15: Chemical Equilibrium: How Much Product Does a Reaction Really Make?

Chemical Equilibrium. Chemical Equilibrium

Chapter 13: Chemical Equilibrium

Initial amounts: mol Amounts at equilibrium: mol (5) Initial amounts: x mol Amounts at equilibrium: x mol

Chapter 15 Equilibrium

Chemical Equilibrium

Chemical Equilibria. OCR Chemistry A H432

Chemistry 12: Dynamic Equilibrium Practice Test

CHEM J-8 June /01(a) With 3 C-O bonds and no lone pairs on the C atom, the geometry is trigonal planar.

The Factors that Determine the Equilibrium State

Le Châtelier's Principle. Chemical Equilibria & the Application of Le Châtelier s Principle to General Equilibria. Using Le Châtelier's Principle

Equilibrium. What is equilibrium? Hebden Unit 2 (page 37 69) Dynamic Equilibrium

Chapter 18. Reversible Reactions. A chemical reaction in which the products can react to re-form the reactants is called a reversible reaction.

Chemical Equilibrium. Equilibrium Constant

Thermodynamics. Thermodynamically favored reactions ( spontaneous ) Enthalpy Entropy Free energy

Initial amounts: mol Amounts at equilibrium: mol (5) Initial amounts: x mol Amounts at equilibrium: x mol

! 94

ENTHALPY, ENTROPY AND FREE ENERGY CHANGES

Chemical Equilibrium. Chapter

c) Explain the observations in terms of the DYNAMIC NATURE of the equilibrium system.

Equilibrium and Reaction Rate

Chapter Outline. The Dynamics of Chemical Equilibrium

PC-1(A): PHASE EQULIBRIUM: SYNOPSIS

CHEMISTRY 12 UNIT II EQUILIBRIUM D Learning Goals

AP Study Questions

X212F Which of the following is a weak base in aqueous solution? A) H 2 CO 3 B) B(OH) 3 C) N 2 H 4 D) LiOH E) Ba(OH) 2

CHEM N-2 November 2014

15.1 The Concept of Equilibrium

Chemical Equilibrium

Chapter 13: Chemical Equilibrium

Projektovanje paralelnih algoritama II

Chem 1B, Test Review #2

which has an equilibrium constant of Which of the following diagrams represents a mixture of the reaction at equilibrium?

Chapter 6: Chemical Equilibrium

Chapter 15. Chemical Equilibrium

Name: Kinetics & Thermodynamics Date: Review

Ch 10 Practice Problems

Gas Phase Equilibrium

EQUILIBRIUM. Opposing reactions proceed at equal rates Concs. of reactants & products do not change over time

The Equilibrium State. Chapter 13 - Chemical Equilibrium. The Equilibrium State. Equilibrium is Dynamic! 5/29/2012

Unit 8 Topic 7: Equilibrium CDO IB Chemistry SL

Chemical Equilibrium. A state of no net change in reactant & product concentrations. There is a lot of activity at the molecular level.

Chemistry B11 Chapter 5 Chemical reactions

(i.e., equilibrium is established) leads to: K = k 1

8. Relax and do well.

Chapter Test B. Chapter: Chemical Equilibrium. following equilibrium system? 2CO(g) O 2 (g) ^ 2CO 2 (g)

I. Multiple Choice Questions (Type-I)

Thermodynamics: Entropy, Free Energy, and Equilibrium

Thermodynamics Review 2014 Worth 10% of Exam Score

M11/4/CHEMI/SPM/ENG/TZ2/XX CHEMISTRY STANDARD LEVEL PAPER 1. Monday 9 May 2011 (afternoon) 45 minutes INSTRUCTIONS TO CANDIDATES

CHEM Dr. Babb s Sections Lecture Problem Sheets

OFB Chapter 7 Chemical Equilibrium

Final Exam Chem 260 (12/20/99) Name (printed) Signature

Chapter 16. Thermodynamics. Thermochemistry Review. Calculating H o rxn. Predicting sign for H o rxn. Creative Commons License

CHAPTER 7: Chemical Equilibrium

7. A solution has the following concentrations: [Cl - ] = 1.5 x 10-1 M [Br - ] = 5.0 x 10-4 M

H = DATA THAT YOU MAY USE. Units Conventional Volume ml or cm 3 = cm 3 or 10-3 dm 3 Liter (L) = dm 3 Pressure atm = 760 torr = 1.

Chapter 19 Chemical Thermodynamics

Chemical Equilibrium. Chemical Equilibrium. Chemical Equilibrium. Chemical Equilibrium. Equilibrium Constant. Equilibrium Constant

The. Equilibrium. Constant. Chapter 15 Chemical Equilibrium. The Concept of Equilibrium. The Concept of Equilibrium. A System at Equilibrium

Physical Chemistry I Exam points

8. Relax and do well.

Contents and Concepts

Contents and Concepts

2nd- Here's another example of a reversible reaction - dissolving salt in a beaker of water, described by the following reaction: NaCl (s)

Questions 1-3 relate to the following reaction: 1. The rate law for decomposition of N2O5(g) in the reaction above. B. is rate = k[n2o5] 2

Najbrži procesi Prenos elektrona Prenos H atoma Prenosi drugih atoma izmedju molekula DNK sinteza. dc dt

Answers to Problem Sheet (a) spontaneous (b) nonspontaneous (c) nonspontaneous (d) spontaneous (e) nonspontaneous

I PUC CHEMISTRY CHAPTER - 06 Thermodynamics

Thermodynamic Fun. Quick Review System vs. Surroundings 6/17/2014. In thermochemistry, the universe is divided into two parts:

30 Zn(s) 45 Rh. Pd(s) Ag(s) Cd(s) In(s) Sn(s) white. 77 Ir. Pt(s) Au. Hg(l) Tl. 109 Mt. 111 Uuu. 112 Uub. 110 Uun. 65 Tb. 62 Sm. 64 Gd. 63 Eu.

CHEMICAL EQUILIBRIUM -2

CHEM 108 (Spring-2008) Exam. 3 (105 pts)

AIR CURTAINS VAZDU[NE ZAVESE V H

10.02 PE Diagrams. 1. Given the equation and potential energy diagram representing a reaction:

e) KC = [H + ] [HCOO - ] Kp = no expression [HCOOH]

33. a. Heat is absorbed from the water (it gets colder) as KBr dissolves, so this is an endothermic process.

Lab Day and Time: Instructions. 1. Do not open the exam until you are told to start.

Equilibrium & Reaction Rate

FORMULA SHEET (tear off)

General Chemistry revisited

CHEMICAL EQUILIBRIUM. Chapter 15

Quiz B3: Le Chatelier s Principle Block:

Chapter 15 Chemical Equilibrium

Transcription:

HEMIJSKA RAVNOTEŽA

Hemijska ravnoteža se dostiže kada su: brzina direktne i povratne reakcije jednake i koncentracije reaktanata i proizvoda konstantne Mehanička (stabilna, labilna, indiferentna) Statička Dinamička Hidrostatička Termodinamička RAVNOTEŽA Psihička Toplotna Fizičko-hemijska ravnoteža H 2 O(l) H 2 O(g) NaCl(s) Na + (aq) + Cl - (aq) Hemijska ravnoteža N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g)

A+ B C + D DINAMIČKA RAVNOTEŽA!!! A+ B C + D C+ D A+ B [ 1 k1 A][ B] [ 2 k2 C][ D] 1[ A][ B] k dir k pov 2[ C][ D] dir pov Stanje ravnoteže ( dir = pov )

c k1[ A][ B] k2[ C][ D] K k k 1 2 [ C][ D] [ A][ B] Zakon o dejstvu masa, Guldberg & Waage, 1864. Proizvodi Reaktanti Stanje ravnoteže U toku hemijske reakcije, koncentracije reaktanata opadaju, a koncentracije proizvoda rastu. Posle nekog vremena od početka reakcije, nema MERLJIVE promene koncentracije reaktanata ili proizvoda. Takvo stanje jeste RAVNOTEŽNO STANJE SISTEMA - HEMIJSKA RAVNOTEŽA, a koncentracije su RAVNOTEŽNE KONCENTRACIJE. K C+ DA + B Ak2 [ ][ ] CDk [ ][ ] 1B1 1 K1 K 1 K

ZNAČAJ RAVNOTEŽE I MALO FILOZOFIJE NEMA REAKCIJE RAVNOTEŽNA REAKCIJA POTPUNA REAKCIJA 2H 2 (g) + O 2 (g) ( praskavi gas!) 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O(g) Pt 2000 o C 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O(g)

HEMIJSKA RAVNOTEŽA U HOMOGENIM SISTEMIMA: rastvori ili smeše gasova A A+ B B C C + D D CCv ABv DDAv K c -3 v B mol m za gasove v i g ili aq!!! v i -3 mol dm za rastvore K p Cp( Ap( ) ) CADp( Bp( ) ) D Pa i za gasove i = ( C + D ) - ( A + B ) s i lbpv = nrt p = crt p(a) = c(a)rt p(b) =... K K RT i p c i = 0 K p = K c Termodinamička konstanta ravnoteže: K θ a a θ θ (C) (A) C A a a θ θ (D) (B) D B [1]

K Značenje vrednosti K? N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) c 2 NH3 N H 2 2 3 K >> 1 10 5 K Ravnoteža je pomerena udesno! Favorizovana je direktna reakcija! 2 p (NH3 ) p(n ) p (H p 3 2 2 ) K << 1 Ravnoteža je pomerena ulevo! Favorizovana je povratna reakcija! Proizvodi Reaktanti Reaktanti Proizvodi

HEMIJSKA RAVNOTEŽA U HETEROGENIM SISTEMIMA CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g) Kc CO 2 K p p(co 2 ) ČVRSTE SUPSTANCE I TEČNOSTI U POSEBNOJ FAZI NE ULAZE U IZRAZ ZA KONSTANTU RAVNOTEŽE!!!

BaCl 2 2H 2 O(s) BaCl 2 (s) + 2H 2 O(g) K c H 2 2 O K 2 p p (H 2 O) Ag + (aq) + Cl - (aq) AgCl(s) K c [ Ag 1 ][ Cl ] C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) K c p K CO2 [ O ] 2 p(co2) p(o ) 2 CH 3 COOH(aq) + H 2 O(l) CH 3 COO - (aq) + H 3 O + (aq) K c [ CH3COO ][ H3O [ CH COOH] 3 ] [H 2 O(l)] = const NE ULAZI U IZRAZ ZA K!!!

Složene reakcije A + B C + D C + D E + F A + B E + F K c K c K c K c = [C][D] [A][B] K c = [E][F] [A][B] K c = [E][F] [C][D] K c = K c K c Ako ravnotežna reakcija predstavlja zbir dve ili više reakcija, konstanta ravnoteže ukupne reakcije jednaka je proizvodu konstanti ravnoteža pojedinačnih reakcija.

Veza između konstante i termodinamike r G ө =-RT lnk ө r G ө < 0 lnk ө > 0 K ө > 1 r G ө = 0 lnk ө = 0 K ө = 1 r G ө > 0 lnk ө < 0 K ө < 1 r G r G ө < 0 proces je spontan r G ө = 0 sistem je u ravnoteži r G ө > 0 proces nije spontan ξ(r)- stepen reagovanja 100 % A + B 100 % C + D

LE ŠATELIJEOV PRINCIP (1895.) Ako se na sistem koji je u dinamičkoj ravnoteži izvrši spoljašnji uticaj promenom nekog od faktora ravnoteže (c, p, T,...), doći će do pomeranja ravnoteže u smeru suprostavljanja spoljašnjem uticaju. Muzički predlozi kako se suprostaviti spoljašnjim uticajima i vratiti u ravnotežu: Henri Le Châtelier 1850-1936 "Stress, Shift, Change In Concentration" http://www.youtube.com/watch?v=qsr5la_t2b0 Haber-Bošov proces http://www.youtube.com/watch?v=didgpfeucfm

Vrednost K zavisi od: - Reakcije (sistema) koju posmatramo (određuje je vrednost r G ө ) - Temperature na kojoj se reakcija odigrava. ZAVISNOST K OD TEMPERATURE K = f(t) K A - e r H θ / RT Promena K sa T proporcionalna je r H: d ln K dt r H RT r Hê > 0, T K ravnoteža se pomera u desnu stranu (favorizuje se direktna reakcija!!!) r Hê < 0, T K ( T K) ravnoteža se pomera u levu stranu (favorizuje se suprotna reakcija!!!) 2 θ

+ E A+ B C + D -E -E A+ B C + D + E r H ө > 0 r H ө < 0 Dakle, zagrevanjem ili hlađenjem menjamo vrednost K i tako pomeramo položaj hemijske ravnoteže! Međutim, položaj hemijske ravnoteže može se pomeriti i na druge načine, ne menjajući vrednost K!

Promena temperature Le Šatelijeov princip Promena Povišenje temperature Sniženje temperature Egzotermna reakcija K se smanjuje K se povećava Endotermna reakcija K se povećava K se smanjuje 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) mrk bezbojan r H ө = -57 kj/mol r H ө < 0, T K vidimo mrku boju NO 2, ravnoteža se pomera u levu stranu (favorizuje se suprotna reakcija!!!)

UTICAJ PROMENE KONCENTRACIJE NA HEMIJSKU RAVNOTEŽU (T = const) A A+ B B C C + D D K c vc vd C D v A A v B B Važi pravilo: dodatkom komponente koja se nalazi na jednoj strani hemijske reakcije, ravnotežu pomeramo na suprotnu stranu. c(a) ili c(b) ravnoteža se pomera u desnu stranu (favorizuje se direktna reakcija!!!) c(c) ili c(d) ravnoteža se pomera u levu stranu (favorizuje se suprotna reakcija!!!) c(a) ili c(b) c(c) ili c(d)

Primer sa dodatkom reaktanata: H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g) r H ө = -51 kj mol -1 K = 710 (25 C) 64 (445 C) 46 (490 C)

Promena koncentracije Le Šatelijeov princip A A+ B B C C + D D Promena Povećanje koncentracije proizvoda Smanjenje koncentracije proizvoda Povećanje koncentracije reaktanata Smanjenje koncentracije reaktanata Pomeranje ravnoteže levo desno desno levo

UTICAJ PROMENE PRITISKA NA HEMIJSKU RAVNOTEŽU (T = const) A A(g) + B B(g) C C(g) + D D(g) K p Uticaj promene parcijalnih pritisaka? p(c) p(a) v v C A p(d) p(b) v v D B p i = c i RT Uticaj p i isti kao uticaj c i!!! p(a) ili p(b) ravnoteža se pomera u desnu stranu (favorizuje se direktna reakcija!!!) p(c) ili p(d) ravnoteža se pomera u levu stranu (favorizuje se suprotna reakcija!!!)

UTICAJ PROMENE PRITISKA NA HEMIJSKU RAVNOTEŽU (T = const) Uticaj ukupnog pritiska u sistemu? Porast ukupnog pritiska pomera ravnotežu u stranu gde nastaje manja količina gasova, tj. gde je manji zbir koeficijenata!!! (VAŽI ZA: i 0) N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) i = -2 p = 200 bar Za i = 0, promene ukupnog pritiska ne utiču na ravnotežu!!! H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g) i = 0 p nebitan!

Le Šatelijeov princip Promene ukupnog pritiska (i zapremine) pv = nrt, tj. p = nrt/v A(g) + B(g) C(g) Promena Povećanje pritiska Smanjenje pritiska Povećanje zapremine Smanjenje zapremine Pomeranje ravnoteže Na stranu gde je manja količina gasova Na stranu gde je veća količina gasova Na stranu gde je veća količina gasova Na stranu gde je manja količina gasova

UTICAJ KATALIZATORA E E Bez katalizatora Sa katalizatorom Katalizator smanjuje E a i za direktnu i za povratnu reakciju. Dodatak katalizatora: - ne menja K, - ne dovodi do promene položaja ravnoteže, - sistem brže dostiže stanje ravnoteže.

Le Šatelijeov princip REZIME Promena Pomeranje položaja ravnoteže Promena konstante ravnoteže, K Temperatura da da Koncentracija da ne Pritisak da ne Zapremina da ne Katalizator ne ne

Reakcija dobijanja sumpor-trioksida spada u ravnotežne reakcije: 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) r H ө < 0. Objasniti kakav će uticaj na ravnotežnu količinu sumpor-trioksida imati sledeće promene: a) dodatak kiseonika, b) povećanje temperature, c) smanjenje zapremine reakcionog suda, d) sniženje parcijalnog pritiska kiseonika. (januar 2016.) Napisati izraze za konstante ravnoteže K c i K p reakcije prikazane hemijskom jednačinom: 3Fe(s) + 4H 2 O(g) Fe 3 O 4 (s) + 4H 2 (g) r H ө = 149,9 kj mol 1. Objasniti kako će sledeće promene uticati na položaj ravnoteže: a) dodatak gvožđa, b) povećanje pritiska u sudu, c) sniženje temperature, d) dodatak katalizatora. (septembar 2016.)

U sud zapremine 5,0 dm 3 uneto je po 0,25 mol metana i vode. Na 1000 ºC uspostavila se ravnoteža reakcije: CH 4 (g) + H 2 O(g) CO(g) + 3H 2 (g). Nakon uspostavljanja ravnoteže pritisak u sudu iznosio je 1,45 MPa. Izračunati formalnu konstantu ravnoteže K c ove reakcije na 1000 ºC. (septembar 2012.) Rešenje: 3,2 10 3.

Smeša joda i vodonika koja sadrži 25,5 mol. % joda, zagrejana je na 450 ºC do uspostavljanja ravnoteže reakcije: H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g). Formalna konstanta ravnoteže ove reakcije na 450 ºC je K p =49,25. Izračunati sastav smeše u mol. % posle uspostavljanja ravnoteže na temperaturi reakcije. (jun 2013.) Rešenje: x(h 2 )=50,0 mol. %, x(i 2 )=0,980 mol. %, x(hi)=49,0 mol. %.