Význam snahy ovlivnit chemickou rovnováhu -
snaha zvýšit výtěžek reakce
-
potlačit nežádoucí doprovodné děje reakce
Princip akce a reakce – Le Chatelierův princip (1884)
Porušíme-li rovnováhu vnějším zásahem (akcí), vyvolává to děj (reakci) opačný, který směřuje ke zrušení tohoto vnějšího zásahu.
Rovnovážné složení soustavy
lze ovlivnit změnou 1) koncentrace
2) objemu, tlaku
3) teplotou
1) Vliv změny koncentrace
Obecně: a A + b B → c C + d D
Rovnovážná konstanta :
Rovnovážná konstanta je pro určitý děj za daných podmínek stejná (konstantní). Chceme-li získat co nejvíce produktů
-
můžeme zvýšit množství výchozích látek – není příliš efektivní
-
budeme odebírat produkty a tím nutíme systém zpracovávat více výchozích látek – je efektivní
2) Vliv změny objemu, tlaku
Změnou objemu (opačně změnou tlaku) systému můžeme ovlivnit pouze ty reakce, kdy reaktanty jsou plyny a při reakci dochází ke změně počtu molů.
Platí: Zvýší-li se tlak (zmenší se objem), reakce běží ve směru menšího počtu molů.
Sníží-li se tlak (zvýší se objem), reakce běží ve směru vyššího počtu molů.
Např. 2 NO2 (g) → N2O4 (g)
Průběh této reakce můžeme ovlivnit. Oba reaktanty jsou plyny a při reakci dochází ke změně počtu molů - 2 moly výchozích látek se přeměňují na 1 mol produktů.
Tedy zvýšíme-li tlak bude vznikat méně molů látky, více produktů = N2O2
Tedy snížíme-li tlak, bude vznikat více molů látky, více výchozích látek = NO2.
2 HI (g)→ H2(g) + I2(g)
Průběh této reakce ovlivnit nemůžeme. Podmínka, že reaktanty jsou plyny je splněna, ale při chemickém ději nedochází ke změně počtu molů.
Další příklady: 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) → 4 NO (g)
N2 (g) + O2 (g)→ 2 NO2 (g)
2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 g)
N2 (g)+ 3 H2 (g)→ 2 NH3(g)
-
Vliv změny teploty
Zvýšením teploty se podporují endotermické děje.
Snížením teploty se podporují exotermické děje.
Např.: S (s) + O2 (g) → SO2 (g) ΔH = -296,5 kJ/mol
Děj je exotermický, průběh děje podpoříme snížením teploty.
6 C (g) + 3 H2 (g) → C6H6 (l) ΔH = 49 kJ/mol
Děj je endotermický, průběh děje podpoříme zvýšením teploty.
Poznámka: Použitím katalyzátoru urychlíme dosažení rovnováhy, ale hodnotu rovnovážné konstanty neovlivníme, ani rovnovážné koncentrace reaktantů.
Entropie - ΔS
Entropie udává míru neuspořádanosti systému. Příroda se snaží přejít do stavu o největší neuspořádanosti. Míra neuspořádanosti je stavová veličina, která nelze změřit, ale lze spočítat.
Vztah mezi enhalpií, entropií a Gibbsovou energií se vyjadřuje:
ΔG = ΔH – T ΔS kde ΔG = Gibbsova energie
ΔH = změna enhalpie
T = teplota
ΔS = entropie
Je-li ΔS 0 děj bude probíhat samovolně
ΔS 0 děj nebude probíhat
| 