Ďakujem za pozornosť. Pri bežnom pozorovaní prírody používame pojem rovnováha na popis vecí, ktoré sa nemenia, ktoré sa nehybu. Napríklad sochy alebo väže z kameňa, ktoré odolávajú gravitačným zákonom. Tieto väže sa nemenia, sú stabilné, stoja počas dlhého, dlhého času na jednom mieste. Takúto rovnováhu nazývame statická rovnováha.
Iným typom rovnováhy je napríklad rovnováha medzi pracovným životom alebo školou a vzťahmi s kamošmi. Ak sa nám niekedy v škole toho veľmi veľa nakopí, nezostáva nám veľa času na kamošov. Ale ak mám v škole voľnejšie na to, aby som rovnováhu zabezpečila, potrebujem sa v iný čas venovať kamošom oveľa viac a vynahradiť im to.
Život a životné okolnosti sa menia a my na ne musíme reakovať neustálými zmenami. Takáto rovnováha sa nazýva dynamická rovnováha a trikrát hádajte, ktorú rovnováhu budeme riešiť vo fyzikálnej chémii. Keďže život je chémia, alebo život je ako chémia, budeme riešiť dynamickú rovnováhu.
Na to, aby mohla nastať dynamická rovnováha v nejakom reakčnom systéme, potrebujeme splniť jednu podmienku a síce, že táto reakcia musí byť vrátna. musí prebiehať oboma smermi a to spoznáme podľa šípky, ktorá smeruje do oboch smerov. Priebeh takýchto reakcií je veľmi špecifický, pretože ak si nakreslíme graf, vo fyzikálnej chemii kreslíme veľa grafov, ak si nakreslíme graf a na ose Y si dáme počet častíc, myslím tým počet častíc reaktantov a a na ose x budeme mať priebeh reakcie, respektíve čas, tak potom takáto vrátna reakcia je charakterizovaná tým, že úplne na začiatku máme nulové množstvo častíc produktov.
A ako prebieha reakcia, tak sa nám ten počet častíc produktov zvyšuje. Toto sú P ako produkty. A zase naopak, na začiatku reakcie máme maximálny počet reaktantov a ako reakcia prebieha, tak počet reaktantov sa nám znižuje. A všimneme si, že počas priebehu chemickej reakcie sa dostanú reaktanty a produkty do rovnovážneho stavu, ich počet častíc sa už ďalej nemení, zostáva konštantný a takýto stav sa nazýva rovnovážny stav.
stav. Stav chemickej rovnováhy je teda taký stav, kedy priama aj spätná reakcia prebiehajú rovnakými rýchlosťami. Inými slovami, koncentrácia produktov a reaktantov sa v takomto rovnovážnom stave nemení. Takáto koncentrácia v rovnovážnom stave sa nazýva rovnovážna koncentrácia a píšeme ju do takýchto hranatých zátvoriek.
Ak máme nejakú reakciu, kde máme nejaký reaktant A a reaktant B a vzniká nám nejaký produkt C a produkt D s ich príslušnými stechiometrickými koeficientami, ktoré označujú tieto malé písmenka a becedy, tak potom chemickú rovnováhu môžem vyjadriť ako rovnovážnú konštantu reakcie. A rovnovážná konštanta reakcie sa označuje ako Kc. Jednotky nemá, ale táto rovnovážná konštanta je vyjadrená podielom súčinov rovnovážnych koncentrácií produktov, umocnených na príslušné stechiometrické koeficienty a súčinu rovnovážnych koncentrácií reaktantov, umocnených na príslušné stechiometrické koeficienty.
koeficienty. No a tento matematický vzťah je známy aj ako Gulbergov-Wageho zákon. No a tak ako v živote je niekedy rovnováha posunúta na stranu školy a niekedy na stranu vzťahov, tak aj v chemických reakciách je rovnováha niekedy posunúta smerom k reaktantom a niekedy je posunúta smerom na stranu produktov. No a ako to môžeme zistiť?
Môžeme to zistiť práve z hodnoty tej rovnovážnej konštanty. A ak je rovnovážna konštanta menšia ako 1, vtedy je rovnováha posunutá na stranu reaktantov. Ak je rovnovážna konštanta väčšia ako 1, vtedy je rovnováha posunutá na stranu produktov. No a ak je rovnovážna konštanta rovná približne plus minus 1, vtedy ide naozaj o rovnováhu a táto rovnováha nie je posunutá ani k produktom, ani k reaktantom. No a sľubujem, že už posledná analogia s bežným životom.
Tak ako v bežnom živote tie rovnováhy môžem posúvať, môžem ich manipulovať v smerom ku vzťahom, v smerom ku škole. Niekedy to neovplyvním, ale niekedy to ovplyvniť môžem. Tak môžem aj vplyvať na rovnováhu chemickej reakcie. No a mám hneď tri faktory, ktoré dokážu vplyvať na rovnováhu chemickej reakcie.
A to je... koncentrácia reaktantov alebo produktov, proste koncentrácia častíc. Druhým faktorom, ktorý vplyva na rovnováhu chemické reakcie, je teplota.
No a pri plynných zlúčeninách, pri plynoch, môžem vyvíjať aj tlak na to, aby som posunula chemickú rovnováhu reakcie. Smer, ktorým sa posunie rovnováha pri jednom z týchto vonkajších vplyvov, určuje tzv. Le Chatelierov princíp, alebo princíp akcie a reakcie.
Na to, aby sme si to zjednodušene vysvetlili, budem používať hojdačku a vezmeme si nejakú konkrétnu chemickú rovnicu. Tá chemická rovnica môže byť napríklad vznik amoniaku s priamou zlučovacou rovnicou medzi. dusikom a medzi vodíkom. Táto reakcia, aby tam mohla nastať rovnováha, musí byť vratná, musí prebiehať oboma smermi. A ak si všimneme, tak priama reakcia je exotermická, pretože nám figuruje energia medzi produktami.
Pričom spätná reakcia je endotermická, keďže pri spätnej reakcii máme napravo reaktanty a nalavoprodukty. No a už späť k mojej hojdačke. V rovnovážnom stave, ak hovorím teraz o koncentrácii, tak v rovnovážnom stave je teda nejaká rovnovážna koncentrácia reaktantov aj produktov.
Ak ale naruším túto rovnováhu, napríklad tým, že zvýšim koncentráciu dusíka, dusík je pri priamej reakcii reaktant, a ja ju zvýšim, môžem to nakresliť ako, že je ťahšia tá strana reakcie. Ešte som si to mohla vyrovnať správne, že tu je 3, tu je 2, tu je 3, tu je 2. Dobre. Takže ešte raz. Ak zvýšim koncentráciu jedného z reaktantov, vybrala som si, že som zvýšila koncentráciu dusíka, tak ju takto, takto ho znázorním, že ten dusík je väčší.
Ktorým smerom bude potom posunutá rovnováha? Lebo teda tento systém sa bude snažiť zaujať novú rovnováhu. A aby nastala nová rovnováha pri takomto vonkajšom narušení, tak potom bude prebiehať jedna reakcia trošku rýchlejšie.
Ktorá z tých reakcií bude uprednostnená? Priama alebo spätná? No potrebuje sa vrátiť naspäť, potrebuje sa vyvážiť.
Tá priama reakcia potrebujeme, aby nám vznikalo viacej amoniaku v tejto celej reakcii. Ak zvýšime koncentráciu dusíka, potrebujeme rovnováhu vrátiť týmto smerom. A týmto smerom prebieha priama reakcia. Takže na to, aby sa celá reakcia opäť dostala do rovnováhy, bude uprednostnené, Priama reakcia. Ak by sme zvyšili koncentráciu produktu, musela by byť zvýhodnená spätná reakcia, aby sa dostala do rovnováhy.
Môžete si taktiež nakresliť hojdačku. Ak rovnováhu reakcie narúšim napríklad zvýšením teploty, Potom bude prednostne prebiehať endotermická reakcia. A v našom prípade je endotermická reakcia reakcia, ktorá je spätná.
Môžeme si nakresliť aj hojdačku, takže máme nejaký rovnovážny stav. Teraz do ňoho už zakomponujem aj energiu. Máme nejakú energiu.
A hovorila som v prvom prípade, že tú teplotu reakcie zvýšim. Energia sa nám zvýši. Padne nám to na túto stranu. Na tejto strane bude veľká energia.
Tu máme dusík a vodík. Konca až tri moli. Obojstrannú šipku nezabudnem, aby mi to platilo, aby vôbec mohla nejaká rovnováha nastať.
No a keď takýmto spôsobom naruším rovnováhu, že zvýšim teplotu, zvýšim tú energiu, takáto je veľkánska tá energia, viadna, tak potom potrebujem, aby v tomto prípade Začala prednostne prebiehať spätná reakcia, aby sa ustálila nová rovnováha. A nová rovnováha sa nám krásne znova ustáli. Ak si neviete zapamätať, to akým spôsobom sa mení rovnováha pri zásahu teploty alebo pri zmene koncentrácie, kreslíte si hojdačky.
Myslím, že vám to pomôže. No a posledným faktorom... ktorým môžeme ovplyvniť chemickú reakciu, je tlak. Pri tlaku môžeme ovplyvniť len takú chemickú reakciu, v ktorej figurujú plynné prvky alebo plynné zlúčeniny a naša chemická reakcia pri syntéze amoniáku toto splňa. Pri tlaku je dôležité uvedomiť si zároveň, čo sa deje s objemom.
Objem je pre plyny dosť dôležitý, nakoľko častice plynu sa nachádzajú ďaleko od seba a ak zvýšim tlak, potom sa zniží objem. A ak sa zniží objem, není v ňom veľa miesta pre veľa plynných molekúl a plynných častíc. No a keď zvýšim tlak, vtedy bude prednostne prebiehať tá reakcia, pri ktorej vzniká menší počet molov plynu. Ešte raz, ak zvýšim tlak, znižím aj objem a bude prednostne prebiehať reakcia, ktorá...
vytvára menší počet molov plynu. Ak sa pozriem na našu reakciu, tak tuto medzi reaktantami mám 4 moli plynu, 1 plus 3 moli, a tuto medzi produktami priamej reakcie mám 2 moli plynu. Ak teda zatlačím na túto reakčnú zmes, teda zvýšim tlak, tak bude prednostne prebiehať reakcia. ktorá bude v tomto prípade priama, ktorá bude vytvárať dve molekuly plynného amoniáku. Ak by sa mi ale tlak znížil, to znamená, že by sa mi objem zväčšil a vtedy mám možnosť vytvárať viac molekúl plynu a v takomto prípade bude prebiehať prednostne spätná reakcia, kde vznikajú až 4 molekuly plynu.
To je všetko z fyzikálnej chémie a nejaké príklady na chemickú rovnováhu a na vypočet rovnovážnych konštant nájdete v pracovnom liste pod týmto videom. Ďakujem za pozornosť.