Όταν μια χημική αντίδραση λαμβάνει χώρα σε κλειστό σύστημα τι συμβαίνει;
1. Η μάζα διατηρείται:
* Η συνολική μάζα των αντιδραστηρίων (υλικά εκκίνησης) θα ισούται πάντα με τη συνολική μάζα των προϊόντων (σχηματίζονται ουσίες). Αυτός είναι ο νόμος της διατήρησης της μάζας.
* Ανεξάρτητα από το να χάνεται ή να αποκτάται στην αντίδραση, παρόλο που οι ουσίες αλλάζουν τη μορφή.
2. Η ενέργεια διατηρείται:
* Η συνολική ποσότητα ενέργειας στο σύστημα παραμένει σταθερή.
* Η ενέργεια μπορεί να μετατραπεί από τη μία μορφή σε άλλη (π.χ. χημική ενέργεια στη θερμική ενέργεια), αλλά η συνολική ποσότητα παραμένει η ίδια.
* Εξοθερμικές αντιδράσεις: Απελευθερώστε ενέργεια στο περιβάλλον (συχνά ως θερμότητα) καθιστώντας το σύστημα θερμότερο.
* ενδοθερμικές αντιδράσεις: Απορροφήστε ενέργεια από το περιβάλλον (συχνά ως θερμότητα) καθιστώντας το ψυγείο του συστήματος.
3. Αλλαγές στην πίεση και τον όγκο:
* Ο όγκος του κλειστού συστήματος μπορεί να αλλάξει ανάλογα με την αντίδραση. Για παράδειγμα:
* Παραγωγή αερίου: Εάν μια αντίδραση παράγει ένα αέριο, η πίεση μέσα στο κλειστό σύστημα θα αυξηθεί.
* Μείωση όγκου: Εάν η αντίδραση παράγει ένα στερεό ή υγρό από αέρια, ο όγκος θα μειωθεί.
* Ωστόσο, ο συνολικός αριθμός γραμμομορίων αερίου μπορεί να μην είναι πάντα ο ίδιος, οδηγώντας σε αλλαγές στην πίεση.
4. Ισορροπία:
* Οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις είναι αναστρέψιμες, που σημαίνει ότι μπορούν να προχωρήσουν και στις δύο κατευθύνσεις.
* Σε ένα κλειστό σύστημα, η αντίδραση τελικά θα φτάσει σε κατάσταση ισορροπίας όπου τα ποσοστά των εμπρόσθιων και αντίστροφων αντιδράσεων είναι ίσοι.
* Αυτό σημαίνει ότι οι συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων και των προϊόντων θα παραμείνουν σταθερές, παρόλο που η αντίδραση συνεχίζεται.
5. Χωρίς ανταλλαγή με το περιβάλλον:
* Ένα κλειστό σύστημα δεν ανταλλάσσει θέμα με το περιβάλλον του. Δεν υπάρχουν νέες ουσίες να εισέλθουν ή να εγκαταλείψουν το σύστημα.
* Ωστόσο, μπορεί να συμβεί ανταλλαγή ενέργειας, όπως αναφέρθηκε παραπάνω.
Παράδειγμα:
Φανταστείτε ένα σφραγισμένο μπουκάλι με χημική αντίδραση που συμβαίνει μέσα. Το μπουκάλι είναι ένα κλειστό σύστημα. Η συνολική μάζα του περιεχομένου θα παραμείνει η ίδια ακόμη και όταν αλλάζουν οι χημικές ουσίες. Το μπουκάλι μπορεί να πάρει θερμότερο ή ψυχρότερο ανάλογα με το αν η αντίδραση απελευθερώνει ή απορροφά ενέργεια. Η πίεση στο εσωτερικό μπορεί να αλλάξει εάν παράγεται ή καταναλώνεται αέριο.
Σημαντική σημείωση:
Ο όρος "κλειστό σύστημα" στη χημεία χρησιμοποιείται συχνά με πιο θεωρητική έννοια. Σε σενάρια πραγματικού κόσμου, είναι δύσκολο να έχουμε ένα πραγματικά απόλυτα κλειστό σύστημα. Ακόμη και ένα σφραγισμένο δοχείο μπορεί να έχει κάποια πολύ μικρή ανταλλαγή ύλης ή ενέργειας με το περιβάλλον.
