Skocz do zawartości

Random Sanity

  • wpisy
    387
  • komentarzy
    1419
  • wyświetleń
    255637

[Mały chemik] Wszystko płynie, czyli o równowadze chemicznej słów kilka


Rankin

1206 wyświetleń

Witam w nowym minicyklu poświęconym różnym, mniej lub bardziej ciekawym, zagadnieniom chemicznym. Postaram się pisać tak, aby teksty były zrozumiałe dla laika, redukując wzory i równania do minimum, a skupiając się raczej na praktycznych konsekwencjach danego tematu. Na pierwszy ogień postanowiłem wyciągnąć zagadnienie, które wpojono nam na pierwszym roku studiów, choć może niektórzy mieli je już w liceum - ja nie.

O co chodzi zatem w równowadze chemicznej? Ano o to, że calutka chemia opiera się na, ha ha, równowadze. Nie istnieje coś takiego, jak "reakcja kompletna" - w każdym środowisku, w którym zachodzi reakcja chemiczna, znajdują się jednocześnie substraty i produkty, nawet po zakończeniu reakcji. W zależności od tego, czy reakcja zachodzi chętnie, czy niechętnie, różne będzie względne stężenie jednych i drugich, a ostateczny wynik reakcji opisuje tzw. stała równowagi.

Stałą równowagi w jej najprostszej i najczęściej używanej formie definiujemy tak:

dla reakcji zachodzącej następująco:

SnpDQiw.png

gdzie:

A, B, C, oraz D to odpowiednio substraty i produkty,

w, x, y, z to ich współczynniki stechiometryczne

Stała równowagi K dla danych warunków temperatury i ciśnienia definiowana jest następującym wzorem:

OOvzGuB.png

tu:

[A], , [C], [D] to stężenia molowe odpowiednich związków,

w, x, y, z to ponownie współczynniki stechiometryczne

Co to oznacza w praktyce? Przede wszystkim jest udokumentowaniem wspomnianej równowagi chemicznej. Aby równowaga była osiągnięta, w środowisku

muszą być obecne zarówno substraty, jak i produkty, do czego też będzie zawsze dążył nasz układ. Im większa stała, tym większa część substratów przereaguje, zanim osiągniemy równowagę. Dodać więcej substratu? Otrzymamy więcej produktów. Usunąć pewną ilość substratu? Reakcja "cofnie się" tak, aby osiągnąć swoją stałą. Dlatego też przy zapisie reakcji nie stosujemy strzałek jednostronnych, a dwustronne, aby zaznaczyć, że reakcja zawsze może pójść w obie strony.

Bardziej praktyczna konsekwencja jest inna - można łatwo sterować przebiegiem reakcji, jeśli będziemy ingerować w zawartość układu. Wydajność procesu można zwiększyć, zwiększając stężenie jednego z substratów (jeśli można go łatwo oddzielić od pożądanego produktu, tym lepiej). Można też podejść z drugiej strony - usuwając jeden z produktów. Jak? Najprostsza opcja - niech tworzy nierozpuszczalny osad, bądź kompleks. Obie te reakcje również zarządzane są stałą równowagi, zazwyczaj dużo większą, a zatem produkt naszej głównej reakcji będzie zaraz usuwany, powodując dalsze przesuwanie się równowagi w stronę produktów.

A jeśli to nie pomaga? Trzeba pójść inną drogą - spróbować innych substratów, zmienić warunki - stała najczęściej jest podawana dla stanu standardowego, czyli 1 atmosfera i 25 stopni Celsjusza, znaleźć dobry katalizator... A gdy przechodzimy na skalę przemysłową, zaczyna się prawdziwe główkowanie.

Słowniczek:

  • współczynnik stechiometryczny - liczba cząstek danej substancji biorąca udział w reakcji
  • mol - najczęściej używana i najwygodniejsza miara ilości substancji chemicznych, w przybliżeniu 6,022*10^23 cząstek związku. Czemu jest najwygodniejsza? Bo pozwala bezpośrednio przeliczyć masę atomową substancji na gramy - 1 mol węgla C będzie ważył ok. 12 gram, jeden mol chlorowodoru (HCl) - ok. 36,4 gram, etc.
  • stężenie molowe - liczba molów substancji w danej objętości roztworu, według SI liczone w mol/m^3.

---

To tyle, jeśli chodzi o pierwszy odcinek. Mam nadzieję, że jest dostatecznie przejrzysty i interesujący. Jeśli chcielibyście czytać więcej, albo może mniej, czy też chcielibyście przeczytać o czymś konkretnym - piszcie w komentarzach!

18 komentarzy


Rekomendowane komentarze

To może ktoś się szarpnie na coś z biologii, hę?

Mówisz i masz. Problem polega na tym, że nie wiem czym się posiłkować - fizjologią Traczyka czy biologią ogólną De Villa. Oba to grubasy i po oba musiałbym jechać do domu :P

Link do komentarza

Mówisz i masz. Problem polega na tym, że nie wiem czym się posiłkować - fizjologią Traczyka czy biologią ogólną De Villa. Oba to grubasy i po oba musiałbym jechać do domu tongue_prosty.gif

Moja rada - nie posiłkuj się niczym. Znajdź sobie jakiś ciekawy temat, coś, co cię na studiach/w szkole zaciekawiło albo zapadło szczególnie w pamięć i wokół tego zbuduj wpis.

Link do komentarza

O to, to... Jeszcze mi wytłumacz nieco z reakcji redoks i bilansowania tychże, to będę cię na rękach nosić ^^

Nawet większość zrozumiałam, choć jestem bardziej biol-, niż -chem.

Link do komentarza

Fajnie, chociaż mogłeś sobie darować te zmiany stałej i opisać je oddzielnie jako Regułe przekory. Bo może się komuś pomieszać, albo okazać się troche niezrozumiałe :P Wypadałoby też napisać, że często piszemy strzałke "w jedną strone" gdyż reakcja jest tak silnie przesunięta na korzyść produktów, że ta zachodząca w drugą strone praktycznie nie zachodzi (np. dysocjacja mocnych kwasów)

Mimo to popieram, będe śledził twoje wpisy i dyskutował na ich temat troszke :D

Link do komentarza

Jeszcze pamiętam naszą nauczycielkę od biologii, która nie potrafiła nawet wytłumaczyć czym jest czynnik rh, albo cykl Krebsa. :/ Jak klasa stwierdziła, że nie rozumie o co w ogóle chodzi to ta się uparła, by w kółko powtarzać to co było przedstawione na schemacie w podręczniku. Żadnego objaśnienia, nic. Czynnik rh?

"No on po prostu jest. Plus, albo minus."

:/

Link do komentarza
Fajnie, chociaż mogłeś sobie darować te zmiany stałej i opisać je oddzielnie jako Regułe przekory.

Ależ ta rónowaga vel przekora jest właśnie sednem wpisu i jest wyrażona stałą równowagi. Jedno jest powiązane z drugim.

[edit]

W zasadzie tylko jedną rzecz nieumyślnie pominąłem - gazy nie mają stężeń molowych, w ich przypadku wykorzystujemy ciśnienia.

(np. dysocjacja mocnych kwasów)

To jest z jednej strony zbytnie uproszczanie (tak samo jak pominięcie aktywności chemicznych w takiej sytuacji, ale shut up), a z drugiej strony dodawanie w zasadzie zbędnych wyjątków od reguły, więc pominąłem dla świętego spokoju. Zresztą u nas nawet jak był jakiś taki ekstremalny przypadek to strzałkę dolną i tak się robiło, co najwyżej dużo mniejszą od górnej.

Jeszcze pamiętam naszą nauczycielkę od biologii, która nie potrafiła nawet wytłumaczyć czym jest czynnik rh, albo cykl Krebsa.

Spoiler: nie kumam biologii. W ogóle. Dst na świadectwie maturalnym.

Link do komentarza

Pamiętam jak nas nauczycielka strollowała równaniem reakcji, w którym jednym z substratów było SiO2 a drugim H2O. Wszyscy elegancko rozwiązali, a tu zonk - reakcja nie zachodzi, bo to pierwsze to krzemionka i nie rozpuszcza się w wodzie. B|

KIEDY TUTORIAL KONSTRUOWANIA BOMBY ATOMOWEJ

Spoiler: nie kumam biologii. W ogóle. Dst na świadectwie maturalnym.

GLY GLY ALA ALA

BIOLOGIA NIECH SP

  • Upvote 1
Link do komentarza
Ależ ta rónowaga vel przekora jest właśnie sednem wpisu i jest wyrażona stałą równowagi. Jedno jest powiązane z drugim.

No jest, ale napisałeś tu tylko o dodawaniu i usuwaniu reagentów, w oddzielnym wpisie możnaby ująć też zmiany ciśnienia (dla gazów) i zmiany tempertaury dla egzo- i endoenergetycznych :P Plus wzmianka o katalizatorach, że nie wpływają na wydajność, tylko energie aktywacji :D A co do strzałek w jedną strone, to może rzeczywiście nie zagłębiajmy się w ten temat, bo dużo by pisać. Jedyne co moge do tego wtrącić to, że wiele procesów w komórce ma równowage tak silnie przesuniętą w prawo, że nazywa się je reakcjami praktycznie nieodwracalnymi.

Link do komentarza

Miałem to w liceum (rozszerzona chemia) i nawet myślałem, czy za chemią dalej nie iść, ale jakoś krótko przed maturą mi przeszło i skupiłem się na biologii. A teraz muszę kuć receptory metabotropowe i enterotoksyczne szczepy E.coli :C

  • Upvote 1
Link do komentarza

@Ylthin

Biotechnologia. Całkiem interesujące, aczkolwiek obawiam się, że perspektywy po tym to albo zostać na uczelni, albo wyjechać za chlebem :P Z drugiej strony nie miałem nawet jeszcze praktyk, więc kto wie.

Link do komentarza
Gość
Dodaj komentarz...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Wklej jako zwykły tekst

  Maksymalna ilość emotikon wynosi 75.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...