Vypracovala: Mgr. Zuzana Szocsová
 
 
  • Chemickú rovnováhu charakterizujeme ako stav, v ktorom chemická sústava v prípade nemenných vonkajších podmienok ďalej nemení svoje zloženie.
V takýchto sústavách prebiehajú vratné chemické reakcie, prebieha reakcia priama aj spätná rovnakou rýchlosťou. Teda chemická reakcia prebieha aj v smere vzniku produktov z reaktantov a aj v smere rozpadu produktov na východiskové látky. Reakcie, v ktorých prebieha spätná reakcia aj priama reakcia nazývame obojsmerné chemické reakcie (chemická reakcia prebieha súčasne obidvoma smermi). Koncentrácie reaktantov a produktov sa nemenia – nazývame ich rovnovážne koncentrácie. Rovnovážny stav znázorňujeme v chemických rovniciach protismernými šípkami.
 
 
Dynamická rovnováha
  • Neustále prebiehajúce chemické deje sa navzájom rušia.
 
v1 > v2 - platí, ak sú v sústave na začiatku len reaktanty (východiskové látky). Rýchlosť priamej reakcie v1 je v tomto prípade väčšia ako rýchlosť spätnej chemickej reakcie v2.
Počas chemickej reakcie sa rýchlosť priamej reakcie zmenšuje a rýchlosť spätnej reakcie narastá. Tento dej prebieha, až kým sa rýchlosti priamej a spätnej reakcie nevyrovnajú, teda, kým neplatí v1 = v2.
Keď platí v1 = v2, výsledná rýchlosť je nulová a sústava sa dostala do stavu dynamickej rovnováhy.

V rovnovážnom stave reagujúca sústava obsahuje všetky zložky – produkty aj reaktanty v určitých rovnovážnych koncentráciách, ktoré sa už časom nemenia.

Homogénna rovnováha – hovoríme o nej, ak chemická reakcia a ustálenie rovnováhy prebieha v rovnakej fáze. Najčastejšie je tou fázou plynná alebo kvapalná fáza.
Heterogénna rovnováha – prebieha na styčných plochách fáz heterogénnej sústavy.

 
Rovnovážna konštanta

Guldberg – Waageho zákon chemickej rovnováhy:
Znenie: podiel súčinu číselných hodnôt rovnovážnych koncentrácií produktov umocnených príslušnými stechiometrickými koeficientami a súčinu číselných hodnôt rovnovážnych koncentrácií reaktantov umocnených príslušnými stechiometrickými koeficientmi je konštantný a vyjadruje rovnovážnu koncentráciu chemickej reakcie.
 

Odvodenie:
Platí: v1 = k1[A]a.[B]b a v2 = k2[C]c. [D]d
Pri rovnovážnom stave platí
v1 = v2 → k1[A]a.[B]b = k2[C]c. [D]d
Ďalej platí:
 
k1, k2 – rýchlostné konštanty. Nie sú závislé od koncentrácie reaktantov ani od koncentrácie produktov. Pri konštantnej teplote je ich pomer konštantný
 
k1/k2 = konštanta = Kc

 
Faktory vplývajúce na chemickú rovnováhu

Vonkajšie vplyvy (faktory) pôsobia na chemickú rovnováhu. Tento jav sa uplatňuje najmä pri výrobe a príprave určitých chemických látok. Napríklad, ak chceme získať čo najväčšie množstvo produktu, posúvame rovnováhu chemickej reakcie v smere k produktu. A naopak, v prípade, že chemickou reakciou vzniká veľké množstvo produktu, ktoré je neželané, môžeme posunúť rovnováhu v smere reagujúcich látok – reaktantov.

Pri zasiahnutí vonkajšími zásahmi sa naruší pôvodná rovnováha a dochádza k vytvoreniu novej rovnováhy. Podľa Le Chatelier – Braunovho princípu akcie a reakcie je porušením chemickej rovnováhy vonkajším vplyvom (akcia) vyvolaný dej (reakcia), ktorý vedie k zrušeniu účinku vonkajšieho faktora (koniec 19. Storočia – 1884 - 1886). Ide o princíp pohyblivej rovnováhy.

 
„Každá zmena vonkajších podmienok (každá akcia) vyvolá v rovnovážnej zmesi zásah proti tejto akcii, ktorá vyvolala porušenie chemickej rovnováhy.“

 
Chemická rovnováha môže byť ovplyvnená nasledujúcimi faktormi:
  1. Zmena koncentrácie
  2. Zmena teploty
  3. Zmena tlaku


Zmena koncentrácie

  • Pridanie reaktantov – rovnováha sa posúva v smere tvorby produktov
  • Odobranie reaktantov – rovnováha chemickej reakcie sa posúva v smere reaktantov
  • Pridanie produktov – rovnováha danej chemickej reakcie sa posunie v smere reaktantov
  • Odobranie produktov – rovnováha sa posunie v smere produktov


Zmena teploty

  1. Ak zvýšime teplotu, rovnováha sa posunie v smere reakcie, pri ktorej sa teplo spotrebúva, teda v smere endotermickej chemickej reakcie.
  2. Ak znížime teplotu, rovnováha chemickej reakcie sa posunie v smere reakcie, pri ktorej sa teplo uvoľňuje, teda podporíme exotermickú chemickú reakciu.


Príklad:
Reakcia oxidu siričitého s kyslíkom za vzniku oxidu sírového:
2SO2 + O2 ↔ 2 SO3 Qr = - 196,7 kJ (teplo sa uvoľňuje)

Teda – uvedená reakcia prebieha za uvoľňovania tepla, a keď zvýšime teplotu, rovnováha chemickej reakcie sa posúva v smere rozkladu oxidu sírového. Keď teplotu znížime, rovnováha chemickej reakcie sa posunie v smere vzniku oxidu sírového.
 
(SO2 – oxid siričitý, SO3 - oxid sírový)


Zmena tlaku

Tlak ovplyvňuje priebeh chemickej reakcie len v prípade, že táto chemická reakcia prebieha v plynnej fáze a len v tom prípade, keď sa v priebehu chemickej reakcie mení látkové množstvo plynných látok.

  1. Zvýšenie tlaku – vedie k reakcii, ktorá smeruje k zmenšeniu látkového množstva zložiek sústavy (rovnováha sa posunie v smere tvorby menšieho počtu mólov).
  2. Zníženie tlaku – vedie k reakcii, ktorá smeruje k zvýšeniu látkového množstva zložiek sústavy (rovnováha chemickej reakcie sa posunie v smere tvorby väčšieho počtu mólov).

Príklad:
Určte ako vplýva zvýšenie tlaku na chemickú rovnováhu nasledovnej chemickej reakcie:
CO + H2O ↔ CO2 + H2

Riešenie:
Keďže v priebehu chemickej reakcie sa látkové množstvo plynných zložiek nemení, tlak nevplýva na chemickú rovnováhu.

 
Príklad:
Určte ako vplýva zmena tlaku na chemickú rovnováhu nasledovnej chemickej reakcie:
N2 + 3H2 ↔ 2 NH3

Riešenie:
Pri zvýšení tlaku sa rovnováha uvedenej chemickej reakcie posúva v smere vzniku amoniaku, znižovanie tlaku vplýva na rozklad amoniaku.


Vplyv katalyzátora
Katalyzátor neovplyvňuje chemickú rovnováhu.

V nasledujúcej tabuľke môžeme vidieť vplyv činiteľov na ustálenie chemickej rovnováhy:
 
AKCIA
REAKCIA
Pridanie reaktantov
Zväčší sa koncentrácia produktov
Pridanie produktov
Zväčší sa koncentrácia reaktantov
Odobratie množstva produktov
Zväčší sa koncentrácia produktov
Odobratie reagujúcich látok
Zväčší sa koncentrácia reaktantov
Zvýšenie tlaku
Posun v smere tvorby menšieho počtu mólov
Zmenšenie tlaku
Posun v smere tvorby väčšieho počtu mólov
Zvýšenie teploty
Rovnováha sa posunie v smere endotermického priebehu
Zníženie teploty
Rovnováha sa posunie v smere exotermického priebehu


Použitá literatúra:
Zmaturuj z chémie, 2002
Chémia pre 1. Ročník gymnázií
Prehľad chémie 1
Ing. Jana Široká, Chémia pre 1. Ročník SPŠCH, Príroda 1997, 2001, 2003
Gažo a kolektív, Všeobecná a anorganická chémia, Alfa, Bratislava 1981