Μάθημα : Χημεία Προσανατολισμού - Κεφάλαιο 4 (Μέρος Β')

Θερμοκρασία

Αύξηση της θερμοκρασίας έχει σαν αποτέλεσμα να μετατοπιστεί η ισορροπία προς την κατεύθυνση της ενδόθερμης αντίδρασης, ώστε να απορροφηθεί ενέργεια και να μειωθεί η θερμοκρασία. Η εξώθερμες αντιδράσεις ευνοούνται με μείωση της θερμοκρασίας. Να σημειωθεί ότι η σταθερές k των δυο αντίθετων αντιδράσεων μεταβάλλονται με τον ίδιο τρόπο, σύμφωνα με όσα είχαν αναφερθεί στο κεφάλαιο της χημικής ισορροπίας. Έτσι για παράδειγμα, μείωση της θερμοκρασίας μειώνει την k και της ενδόθερμης και της εξώθερμης αντίδρασης, αλλά της ενδόθερμης μειώνεται περισσότερο και έτσι διαταράσσεται η ισoρροπία.

Συγκέντρωση ουσιών

Αν αυξήσουμε την συγκέντρωση μιας από τις ουσίες που συμμετέχουν στην αντίδραση, η αντίδραση θα προχωρήσει προς την πλευρά που η συγκέντρωση μειώνεται, δηλαδή η ουσία αυτή καταναλώνεται. Το αντίθετο συμβαίνει αν μειώσουμε τη συγκέντρωση μιας ουσίας. Υπενθυμίζεται εδώ ότι τα στερεά (και τα υγρά) έχουν σταθερή συγκέντρωση.

Στο παρακάτω βίντεο παρουσιάζονται πειράματα τα οποία αφορούν τους δυο παράγοντες αυτούς. Η αντίδραση που εξετάζεται είναι η ισορροπία ανάμεσα σε σύμπλοκα του Κοβαλτίου, με νερό και με ιόντα χλωρίου. Αν και η χημεία των συμπλόκων δεν διδάσκεται στο λύκειο, παρόλα αυτά είναι μια χημική ισορροπία που υπόκειται σε όλους τους κανόνες που μαθαίνουμε. Η αντίδραση που μελετάται είναι η εξής:      

[Co(H₂O)₆]⁺² + 4Cl^-  <=> [CoCl₄]^-2 + 6H₂O -Q

Πίεση

Εφόσον στην αντίδραση μας υπάρχουν αέρια και το άθροισμα των συντελεστών των αέριων ουσιών στα αντιδρώντα και στα προϊόντα δεν είναι ίσα, αύξηση της πίεσης με μεταβολή του όγκου σε σταθερή θερμοκρασία, θα έχει σαν αποτέλεσμα η αντίδραση να μετατοπιστεί προς την πλευρά με τα λιγότερα mol αερίων ώστε η πίεση να μειωθεί.

ΠΡΟΣΟΧΗ: Προσθήκη αερίου που δεν επηρεάζει την αντίδραση αλληλεπιδρώντας με κάποια από τις ουσίες που συμμετέχουν σε αυτήν (π.χ. ευγενές αέριο) αυξάνει την πίεση στο δοχείο, χωρίς όμως να επηρεάζει τις συγκεντρώσεις των ουσιών της αντίδρασης, κατά συνέπεια δεν προκαλεί μετατόπιση της ισορροπίας.

Στα επόμενα βίντεο μελετάται η ισορροπία

2NO₂ <=> N₂O₄ +Q

με μεταβολή της θερμοκρασίας και με μεταβολή της πίεσης. Το ΝΟ₂ είναι καστανόχρωμο αέριο ενώ το N₂O₄ άχρωμο, οπότε όταν η ισορροπία μετατοπίζεται προς το N₂O₄ το μίγμα γίνεται πιο ανοιχτόχρωμο. Να παρατηρήσουμε εδώ ότι κατά τη συμπίεση ή την αποσυμπίεση του μίγματος έχουμε απότομη αλλαγή του χρώματος λόγω της μεταβολής της συγκέντρωσης. Η αλλαγή αυτή του χρώματος είναι αντίθετη από αυτή που προβλέπει η αρχή του Le Chatelier αλλά δεν οφείλεται στην μετατόπιση της ισορροπίας και δεν πρέπει να συγχέεται ως τέτοια. Η αλλαγή του χρώματος που μας ενδιαφέρει ξεκινάει από τη στιγμή που ο όγκος έχει σταθεροποιηθεί στην νέα θέση του εμβόλου. Έτσι, όταν π.χ. μειώνεται ο όγκος το χρώμα σκουραίνει απότομα καθώς το NO₂ γίνεται πυκνότερο, αλλά στη συνέχεια ανοίγει καθώς η ισορροπία μετατοπίζεται προς το άχρωμο N₂O₄.

Στο επόμενο βίντεο παρατηρείται πάλι η ίδια αντίδραση με μεταβολή της θερμοκρασίας, αλλά σε πιο ακραίες συνθήκες, όπου η μετατόπιση της είναι σχεδόν πλήρως προς Ν₂Ο₄, καθώς η θερμοκρασία είναι τόσο χαμηλή που το Ν₂Ο₄ στερεοποιείται. Η απομάκρυνση του αέριου Ν₂Ο₄ από το μίγμα ισορροπίας μετατοπίζει περεταίρω την αντίδραση προς την πλευρά του Ν₂Ο₄ εως ότου το ΝΟ₂ δεν είναι πλέον παρατηρήσιμο (υπάρχει όμως έστω και σε ελάχιστη ποσότητα, καθώς σε μια ισορροπία δεν μπορεί να μηδενιστεί κάποια από τις συγκεντρώσεις).