تعادل شیمیایی چیست؟ تعریف، اصول و عوامل موثر بر تعادل
تعادل شیمیایی حالتی در یک واکنش شیمیایی است که در آن، غلظت مواد واکنش‌دهنده و فرآورده‌ها در طول زمان ثابت می‌ماند. به بیان ساده‌تر، سرعت واکنش رفت (تشکیل فرآورده‌ها) با سرعت واکنش برگشت (تبدیل فرآورده‌ها به مواد واکنش‌دهنده) برابر می‌شود. به همین دلیل، تعادل شیمیایی را تعادل دینامیکی نیز می‌نامند. این بدان معناست که واکنش‌ها همچنان در حال وقوع هستند، اما سرعت آن‌ها به گونه‌ای است که تغییر خالصی در غلظت مواد ایجاد نمی‌شود.
غلظت و ثابت‌های واکنش
فرض کنید یک واکنش شیمیایی به صورت زیر باشد:
aA + bB ⇄ cC + dD
در این معادله، k1 ثابت سرعت واکنش رفت و k2 ثابت سرعت واکنش برگشت است. سرعت واکنش رفت را می‌توان به صورت زیر محاسبه کرد:
rate = -k1[A]a[B]b = k-1[C]c[D]d
هنگامی که غلظت خالص A، B، C و D در حالت تعادل قرار دارد، سرعت خالص واکنش صفر است.
اصل لوشاتلیه و عوامل موثر بر تعادل
بر اساس اصل لوشاتلیه، هر تغییری در دما، فشار یا غلظت، تعادل را به سمتی هدایت می‌کند که اثر آن تغییر را کاهش دهد. به عبارت دیگر، سیستم تلاش می‌کند تا با تغییر ایجاد شده مقابله کند و به حالت تعادل جدیدی برسد.
- حجم: کاهش حجم یک مخلوط گازی متعادل، واکنش را به سمتی پیش می‌برد که تعداد مول‌های گاز کمتری تولید شود. برعکس، افزایش حجم، واکنش را به سمت تولید مول‌های گاز بیشتر هدایت می‌کند.
- گاز بی‌اثر: افزودن یک گاز بی‌اثر به یک مخلوط گازی با حجم ثابت، فشار کل را افزایش می‌دهد، اما فشار جزئی اجزای دیگر تغییری نمی‌کند و در نتیجه، تعادل بدون تغییر باقی می‌ماند.
- دما: افزایش دمای یک مخلوط متعادل، تعادل را به سمت واکنش گرماگیر (اندوترمیک) می‌برد. کاهش دما، تعادل را به سمت واکنش گرماده (اگزوترمیک) سوق می‌دهد.
- کاتالیزگر: حضور یک کاتالیزگر (کاتالیزور)، انرژی فعال‌سازی را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود سیستم سریع‌تر به تعادل برسد، اما تعادل را جابجا نمی‌کند. به عبارت دیگر، کاتالیزگر تنها سرعت رسیدن به تعادل را افزایش می‌دهد و تاثیری بر موقعیت تعادل ندارد.
- شیمی
- علم
