Ποια είναι τα χαρακτηριστικά ενός χημικού συστήματος σε ισορροπία;
1. Χωρίς καθαρή αλλαγή στις συγκεντρώσεις: Οι συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων και των προϊόντων παραμένουν σταθερές με την πάροδο του χρόνου. Ενώ τα μεμονωμένα μόρια ενδέχεται να αντιδρούν, τα ποσοστά των εμπρόσθιων και αντίστροφων αντιδράσεων είναι ίσοι, με αποτέλεσμα τη συνολική μεταβολή των ποσοτήτων κάθε είδους.
2. Δυναμική ισορροπία: Η κατάσταση ισορροπίας δεν είναι στατική. Οι εμπρόσθιες και αντίστροφες αντιδράσεις εξακολουθούν να εμφανίζονται με ίσους ρυθμούς, παρόλο που δεν υπάρχει καθαρή αλλαγή στις συγκεντρώσεις.
3. Σταθερές μακροσκοπικές ιδιότητες: Οι ιδιότητες όπως η πίεση, η θερμοκρασία και ο όγκος παραμένουν σταθερές.
4. Ελάχιστη ελεύθερη ενέργεια Gibbs: Ένα σύστημα ισορροπίας είναι στο χαμηλότερο δυνατό Gibbs ελεύθερη ενέργεια (G) για τις δεδομένες συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι το σύστημα βρίσκεται στην πιο σταθερή του κατάσταση.
5. Αναστροφή: Ένα σύστημα σε ισορροπία μπορεί να μετατοπιστεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση αλλάζοντας τις συνθήκες. Η προσθήκη περισσότερων αντιδραστηρίων θα προκαλέσει την αντίδραση να προχωρήσει στα δεξιά (προς τα προϊόντα), ενώ η αφαίρεση των προϊόντων θα προκαλέσει μετατόπιση προς τα αριστερά (προς τα αντιδραστήρια). Αυτό περιγράφεται από την αρχή του Le Chatelier.
6. Κλειστό σύστημα: Η ισορροπία γενικά επιτυγχάνεται μόνο σε κλειστά συστήματα όπου δεν μπορεί να εισέλθει ή να φύγει. Αυτό εξασφαλίζει ότι η συνολική σύνθεση του συστήματος παραμένει σταθερή.
7. Εξάρτηση θερμοκρασίας: Οι σταθερές ισορροπίας (k) εξαρτώνται από τη θερμοκρασία. Οι μεταβολές της θερμοκρασίας μπορούν να μετατοπίσουν τη θέση ισορροπίας, ευνοώντας είτε τα αντιδραστήρια είτε τα προϊόντα ανάλογα με την μεταβολή της ενθαλπίας της αντίδρασης.
Παραδείγματα:
* Ένα σφραγισμένο δοχείο υγρού νερού στους 0 ° C βρίσκεται σε ισορροπία με πάγο. Τα ποσοστά τήξης και κατάψυξης είναι ίσα.
* Ένα διάλυμα οξικού οξέος στο νερό φτάνει στην ισορροπία όταν οι ρυθμοί ιονισμού και ανασυνδυασμού είναι ίσοι.
Συνοπτικά, ένα χημικό σύστημα στην ισορροπία είναι μια δυναμική κατάσταση όπου οι ρυθμοί των προς τα εμπρός και των αντίστροφων αντιδράσεων είναι ίσοι, με αποτέλεσμα να μην καμία καθαρή μεταβολή των συγκεντρώσεων. Χαρακτηρίζεται από σταθερές μακροσκοπικές ιδιότητες, ελάχιστη ελεύθερη ενέργεια Gibbs και αναστροφή.
