Reguła przekory

Reguła przekory, zwana również zasadą Le Chateliera-Brauna, opisuje sposób zachowania układów chemicznych znajdujących się w stanie równowagi kiedy zaczynają na nie działać dodatkowe czynniki zewnętrzne.

Reguła przekory mówi, że jeżeli na układ znajdujący się w stanie równowagi chemicznej zadziała czynnik zewnętrzny, układ będzie dążył do osłabienia skutków tej zmiany.

Oznacza to, że układ reaguje w taki sposób, aby utworzyć kolejny, nowy stan równowagi.

Równowaga chemiczna

W wielu reakcjach chemicznych zachodzi proces odwracalny, który można zapisać w postaci:

A + B ⇄ C + D

Oznacza to, że reakcja zachodzi jednocześnie w obu kierunkach. Po pewnym czasie szybkość reakcji przebiegającej w prawo jest równa szybkości reakcji przebiegającej w lewo. Taki stan nazywany jest równowagą chemiczną.

W stanie równowagi stężenia reagentów pozostają stałe w czasie, mimo że reakcje nadal zachodzą.

Wpływ czynników zewnętrznych na równowagę reakcji chemicznej

Na położenie stanu równowagi mogą wpływać:

• zmiana stężenia reagentów,
• zmiana temperatury,
• zmiana ciśnienia (w przypadku gazów).

Zmiany te powodują przesunięcie stanu równowagi zgodnie z regułą przekory.

1. Wpływ zmiany stężenia

Dla reakcji:

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃

Zwiększenie stężenia substratów powoduje przesunięcie równowagi w stronę produktów reakcji.

Zmniejszenie stężenia produktu prowadzi do jego ponownego wytwarzania.

2. Wpływ temperatury

Podczas analizy wpływu temperatury należy uwzględnić charakter reakcji:

• reakcje egzotermiczne — wydzielają energię do otoczenia,
• reakcje endotermiczne — pobierają energię z otoczenia.

Dla reakcji egzotermicznej opisanej równaiem:

A + B ⇄ C + energia  (ΔH > 0kJ)

podwyższenie temperatury powoduje przesunięcie równowagi w stronę substratów, natomiast obniżenie temperatury sprzyja tworzeniu produktów.

Dla reakcji endotermicznej zależność jest odwrotna.

3. Wpływ zmiany ciśnienia

Zmiana ciśnienia wpływa wyłącznie na reakcje zachodzące z udziałem gazów.

Zwiększenie ciśnienia powoduje przesunięcie równowagi w stronę, po której występuje mniejsza liczba cząsteczek gazowych.

Przykład:

2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃

Po stronie produktów znajduje się mniejsza liczba cząsteczek, dlatego wzrost ciśnienia sprzyja powstawaniu SO₃.

Rola katalizatora

Katalizator zwiększa szybkość osiągania stanu równowagi, lecz nie zmienia położenia równowagi chemicznej (wpływa na szybkość reakcji).ncji,

Podsumowanie reguły przekory

Zależności wynikające z reguły przekory można przedstawić w następujący sposób:

Układ zawsze dąży do przywrócenia stanu równowagi (będzie to nowy stan równowagi).

Zadania w stylu maturalnym

Zadanie 1.

Podkreśl określenie w każdym nawiasie tak by wypowiedź była prawdziwa:

Dla reakcji egzotermicznej podwyższenie temperatury powoduje przesunięcie równowagi w (lewo /prawo) kierunku reakcji, co prowadzi do (wzrostu / spadku) ilości produktów.

Rozwiązanie:

Dla reakcji egzotermicznej podwyższenie temperatury powoduje przesunięcie równowagi w (prawo /lewo) kierunku reakcji, co prowadzi do (wzrostu / spadku) ilości produktów.

Zadanie 2

Uzupełnij zdania, tak by były prawdziwe.

W stanie równowagi chemicznej szybkość reakcji w prawo jest __________ szybkości reakcji w lewo.
Dodanie katalizatora powoduje __________ szybkości osiągania równowagi, ale __________ jej położenia.

Rozwiązanie:

W stanie równowagi chemicznej szybkość reakcji w prawo jest równa szybkości reakcji w lewo.
Dodanie katalizatora powoduje zwiększenie szybkości osiągania równowagi, ale nie zmienia jej położenia.

Zadanie 3.

Wyjaśnij, dlaczego dodanie gazu obojętnego do układu w stałej objętości nie zmienia położenia równowagi.

Rozwiązanie:

Dodanie gazu obojętnego nie zmienia ciśnień parcjalnych reagentów, dlatego nie wpływa na położenie równowagi.

Zadanie 4.

Dla reakcji:

2NO(g) + O₂(g) ⇄ 2NO₂(g)   ΔH < 0

Oceń prawdziwość zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Rozwiązanie:

1.P, 2. P, 3. P, 4. F