Równowaga chemiczna i reguła Le Chateliera
Zrozum stan równowagi dynamicznej, napisz i oblicz stałą równowagi oraz przewidź przesunięcie równowagi regułą Le Chateliera (przekory).
Po tej lekcji będziesz umieć
Wyjaśnić równowagę dynamiczną
Równe są szybkości reakcji w przód i wstecz, nie stężenia.
Zapisać wyrażenie na stałą Kc
Ze stanami skupienia, z pominięciem czystych ciał stałych i cieczy.
Obliczyć Kc oraz stężenia równowagowe
Z danych równowagowych lub początkowych (tabela P–Z–R).
Przekształcać stałą przy zmianie równania
Odwrócenie → 1/K, pomnożenie przez n → Kn.
Stosować regułę Le Chateliera
Przewidzieć skutek zmiany stężenia, ciśnienia, temperatury i katalizatora.
Po co Ci to na maturze?
Równowaga to jeden z najczęstszych działów rozszerzenia: CKE każe zapisać wyrażenie na Kc, obliczyć stałą lub stężenia (tabela P–Z–R) oraz przewidzieć przesunięcie według reguły Le Chateliera–Brauna — osobno kierunek, zmianę stężeń i zmianę Kc. Wraca też pytanie, dlaczego katalizator nie zmienia wydajności równowagowej.
Punktacja CKE
Punkty przyznaje się osobno za: poprawne wyrażenie na Kc (fazy, potęgi), obliczenie z tabeli P–Z–R oraz — przy Le Chatelier — za **kierunek przesunięcia**, **zmianę stężeń** i **zmianę (lub nie) Kc**. Odpowiedź „przesunie się w prawo" bez uzasadnienia to strata punktu.
Jak CKE pyta o ten temat?
„Zapisz wyrażenie na Kc", „oblicz stężenia równowagowe", „określ kierunek przesunięcia i zmianę Kc", „uzasadnij rolę katalizatora".
Na co uważać w zadaniu?
Na stany skupienia, układy heterogeniczne (pomijamy s i l), ciśnienie tylko dla gazów oraz to, że tylko temperatura zmienia Kc.
Najczęstsza pułapka
„W równowadze stężenia są równe" — równe są SZYBKOŚCI, nie stężenia.
Intuicja chemiczna
W stanie równowagi reakcja w przód i reakcja odwrotna nadal zachodzą. Równe są ich szybkości (), dlatego skład mieszaniny przestaje się zmieniać w skali makroskopowej. To nie znaczy, że stężenia substratów i produktów są sobie równe, że reakcja się zatrzymała ani że substraty zostały zużyte.
Po zaburzeniu układu jedna z szybkości chwilowo staje się większa — skład zmienia się aż do ustalenia nowego stanu równowagi, w którym szybkości znów się zrównają.
Równe szybkości, nie stężenia
Sercem równowagi jest v(→) = v(←). Stężenia reagentów są wtedy stałe, ale zwykle NIE są sobie równe. Wartość Kc mówi, w którą stronę równowaga jest przesunięta — duże Kc → dużo produktów, małe Kc → dużo substratów.
Słownictwo
Wielkości, symbole i zależności
Dla reakcji aA(g) + bB(g) \rightleftharpoons cC(g) + dD(g) stała stężeniowa ma postać: K c = \dfrac{[C] {eq}^{\,c}\,[D] {eq}^{\,d}}{[A] {eq}^{\,a}\,[B] {eq}^{\,b}} Symbol Znaczenie --- --- K c stała równowagi opisana stężeniami [A] {eq} stężenie równowagowe…
Modele, założenia i reguły
1. Równowaga jest dynamiczna : obie reakcje trwają, ich szybkości są równe.
Równowaga chemiczna — mapa
Ścieżka jest stała: stan równowagi dynamicznej → zapis Kc → zaburzenie → chwilowa przewaga jednego kierunku → nowy stan równowagi. Główna figura integruje model cząsteczkowy równowagi, wyrażenie na Kc, mapę Le Chateliera i pasek solvera: (green) Zmiana stę…
Przykład
Teoria: Kc, interpretacja i przekształcenia równania
Interpretacja Kc. Duża wartość Kc oznacza, że w równowadze przeważają produkty; mała — że przeważają substraty.
Reguła Le Chateliera — pełna mapa
Zasada przekory: układ przeciwdziała zaburzeniu , przesuwając się tak, by zmniejszyć jego skutek. Zaburzenie Odpowiedź układu Zmienia Kc?
Solver: Kc i stężenia równowagowe
Zapisz równanie ze stanami skupienia :: sprawdź współczynniki i fazy Zapisz wyrażenie na Kc :: produkty/substraty, wykładniki = współczynniki Ustal typ danych :: równowagowe → podstaw wprost; początkowe → tabela P–Z–R Zbuduj tabelę P–Z–R :: Początek / Zmian…
Przykład
Doświadczenie: wpływ stężenia na równowagę (FeSCN)
Reakcja modelowa: \mathrm{Fe^{3+}(aq) + SCN^-(aq) \rightleftharpoons [FeSCN]^{2+}(aq)} — jon kompleksowy \mathrm{[FeSCN]^{2+}} ma intensywnie czerwone zabarwienie. Problem badawczy: jak zwiększenie stężenia jednego z substratów wpływa na stan równowagi two…
Przykład rozwiązany — stężenia równowagowe (H₂ + I₂)
Zadanie. Dla \mathrm{H 2(g) + I 2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)} w pewnej temperaturze K c = 4{,}00 .
Mini-praktyka CKE
Poziom: PR :: Czas: 18–22 min :: Umiejętność: wyrażenie Kc, tabela P–Z–R, Le Chatelier Zapisz wyrażenie na Kc dla \mathrm{N 2(g) + 3H 2(g) \rightleftharpoons 2NH 3(g)} . Model.
Częste błędy
Twierdzę, że w równowadze stężenia są równe. :: Równe są SZYBKOŚCI reakcji (v→ = v←), nie stężenia.
Powtórka w 30 sekund
Równowaga :: v→ = v←, stężenia stałe (nie równe) Kc :: produkty/substraty, potęgi = współczynniki Heterogeniczne :: pomijamy (s) i (l) Le Chatelier :: układ przeciwdziała zaburzeniu Tylko T zmienia Kc :: stężenie/ciśnienie/kat. — nie :key Jeśli zapamiętasz…
Kluczowe pojęcia
Równowaga dynamiczna :: Stan, w którym szybkości reakcji w przód i wstecz są równe. :: v→ = v← Stała równowagi Kc :: Iloraz stężeń równowagowych produktów i substratów w potęgach współczynników.
Sprawdź się i przećwicz
sub :: Utrwal wyrażenie na Kc ze stanami skupienia, tabelę P–Z–R, przekształcenia równania (1/K, Kⁿ) oraz pełną mapę Le Chateliera — a potem sprawdź się jak na egzaminie. sprawdzian :: Zadania: zapisz Kc, oblicz stężenia równowagowe (P–Z–R), przewidź kieru…
Wzory w tablicach
Powiązane wzory maturalne
Powtórka do matury
Ten temat na maturze
Źródła, format CKE i materiały ZPE
men :: Chemia (zakres rozszerzony), dział o równowadze chemicznej — równowaga dynamiczna, stała równowagi Kc, obliczanie stężeń początkowych i równowagowych oraz reguła Le Chateliera–Brauna dla zmian stężenia, ciśnienia i temperatury; badanie wpływu czynnik…
W tej lekcji
Teoria
- 3Intuicja chemiczna
- 4Wielkości, symbole i zależności
- 5Modele, założenia i reguły
- 6Równowaga chemiczna — mapa
- 7Teoria: Kc, interpretacja i przekształcenia równania
- 8Reguła Le Chateliera — pełna mapa
- 9Solver: Kc i stężenia równowagowe
- 10Doświadczenie: wpływ stężenia na równowagę (FeSCN)
- 11Przykład rozwiązany — stężenia równowagowe (H₂ + I₂)
- 12Mini-praktyka CKE
- 13Częste błędy
Zadanie