Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία το KEQ μιας αντίδρασης;

Η επίδραση της θερμοκρασίας στο KEQ μιας αντίδρασης μπορεί να γίνει κατανοητή χρησιμοποιώντας τις αρχές της θερμοδυναμικής και την έννοια της ελεύθερης ενέργειας Gibbs. Το KEQ μιας αντίδρασης είναι η σταθερά ισορροπίας, η οποία είναι η αναλογία των συγκεντρώσεων των προϊόντων και των αντιδραστηρίων σε ισορροπία. Πρόκειται για ένα μέτρο του βαθμού στον οποίο μια αντίδραση προχωρά προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός.

Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs (G) μιας αντίδρασης είναι ένα θερμοδυναμικό δυναμικό που μετρά τη μέγιστη ποσότητα εργασίας που μπορεί να ληφθεί από ένα σύστημα σε σταθερή θερμοκρασία και πίεση. Η αλλαγή στην ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG) για μια αντίδραση δίνεται από την εξίσωση:

ΔG =ΔH - TΔS

Όπου το ΔH είναι η αλλαγή στην ενθαλπία, το t είναι η θερμοκρασία στο Kelvin και το ΔS είναι η αλλαγή στην εντροπία.

Το KEQ μιας αντίδρασης σχετίζεται με την αλλαγή ενέργειας Gibbs από την εξίσωση:

Keq =e^(-ΔG/RT)

Όπου το R είναι το ιδανικό σταθερά αερίου.

Από την παραπάνω εξίσωση, μπορεί να φανεί ότι το Keq μιας αντίδρασης αυξάνεται καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται εάν η αντίδραση είναι εξαίζαμικη (ΔH είναι αρνητική) και μειώνεται καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται εάν η αντίδραση είναι ενδοθερμική (ΔH είναι θετική). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μια εξωθερμική αντίδραση απελευθερώνει θερμότητα στο περιβάλλον, η οποία αυξάνει την εντροπία του συστήματος και καθιστά την αντίδραση πιο ευνοϊκή. Αντίστροφα, μια ενδοθερμική αντίδραση απορροφά τη θερμότητα από το περιβάλλον, η οποία μειώνει την εντροπία του συστήματος και καθιστά την αντίδραση λιγότερο ευνοϊκή.

Συνοπτικά, η θερμοκρασία επηρεάζει το KEQ μιας αντίδρασης μεταβάλλοντας την αλλαγή ενέργειας Gibbs ελεύθερης ενέργειας της αντίδρασης. Για μια εξωθερμική αντίδραση, το KEQ αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, ενώ για μια ενδοθερμική αντίδραση, το KEQ μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.