Kap 6 Ekuilibri kimik_2

1

EkuilibriEkuilibri KimikKimik

KapitulliKapitulli 6 6

2

1. Ekuilibri Kimik2. Konstantja e Ekuilibrit3. Menyra e zgjidhjes se ushtrimeve per ekuilibrin

kimik4. Parimi “Le Le ChâtelierChâtelier””5. Efektet qe ndikojne ne ekuilibrin kimik

Tematikat

3


• Ekuiliber – balancimi i dy proceseve, njeri nga tecilet eshte i kunderti i tjetrit

4


• Ekuiliber Kimik – nje gjendje dinamike kukoncentrimi i te gjithe reagenteve dhe produktevembetet konstant

5

Sistemi mSistemi mëë i thjeshti thjeshtëë i ni nëë ekuilibekuilibëërrH2 2 H

• Eksperimentet tregojnë se katrori i trysnisë pjesore tëhidrogjenit atomik i pjesëtuar me trysninë pjesore tëhidrogjenit molekular është konstant në një temperature tëdhënë.

• Ky raport quhet konstante e ekuilibrit të reaksionit nëkushtet e dhëna të temperaturës:

Kp =

Konstantja e ekuilibrit mund të shprehet edhe

Kc = = konstantja e ekuilibrit në përqendrim molar

)()(2

2

H

H

PP

][][2

2

HH

6

Ekuilibri eshte nje gjendje ku nuk verehen ndryshime me kalimin e kohes.

Ekuilibri kimik arrihet kur:

• Shkalla e reaksioneve te kundert eshte e njejte

• Koncentrimi i reagenteve dhe produkteve mbetet konstant

Ekuiliber Fizik

H2O (l)

Ekuiliber Kimik

N2O4 (g)

H2O (g)

2NO2 (g)

7

KonceptiKoncepti i i EkuilibritEkuilibrit• Komponimi pa ngjyre i ngrire N2O4, ne temperature ambjenti

zberthehet ne komponim ngjyre kafe NO2:N2O4(g) → 2NO2(g).

• Mbas nje fare kohe, ngjyrat ndalojne se ndryshuari dhe kemi nje perzjerje N2O4 dhe NO2.

• Ekuilibri kimik eshte pika ne te cilen shkalla e reaksionit te drejte barazohet me shkallen e reaksionit te zhdrejte. Ne kete pike, koncentrimi i te gjitha substancave eshte konstant.

• Duke perdorur modelin e perplasjes midis grimcave : – Ndersa formohet NO2, ka mundesi qe dy molekula NO2

lidhen per te formuar N2O4. – Ne fillim te reaksionit, nuk ka NO2 keshtu qe reaksioni i

kundert (2NO2(g) → N2O4(g)) nuk ekziston.

8

KonceptiKoncepti i i EkuilibritEkuilibrit• Ndersa substanca ngrohet, fillon zberthimi :

N2O4(g) → 2NO2(g)

• Kur krijohet mjaftueshem NO2, ai mund te reagoje per te formuar N2O4:

2NO2(g) → N2O4(g)

• Ne ekuiliber, sa N2O4 reagon per te formuar NO2 po aq NO2reagon per te riformuar N2O4

• Shigjetat e dyfishta tregojne proces dinamic.

N2O4(g) 2NO2(g)

9

KonceptiKoncepti i i EkuilibritEkuilibrit

Ndersa reaksioni perparon – [A] zvogelohet ne nje konstante,– [B] rritet nga 0 ne nje konstante.– Kur [A] dhe [B] jane konstante, arrihet

ekuilibri.

A B

10

11

KonceptiKoncepti i i EkuilibritEkuilibrit

• Nderkohe qe sistemi i afrohet ekuilibrit, ndodhin te dy reaksionet, i drejte dhe i zhdrejte.

• Ne ekuiliber, reaksionet e drejte dhe i zhdrejte vazhdojne ne te njejtenshkalle.

12

NjeNje sistem ne sistem ne ekuiliberekuiliber

Kur arrihet ekuilibri, sasia e secilit reagent dhe produkt mbetet konstante.

N2O4 (g) 2NO2 (g)

13

Kur Q < Keqtentohet djathtas(drejt produktit)

Kur Q > Keqtentohet majtas(drejt reagentit)

14

EEkuilibrikuilibri DDiinaminamikk

Nje ekuiliber eshte DinamikCH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2 (g) Sasite e produkteve dhe reagenteve janekonstante.

(Shenim: nuk dmth qe koncentrimet jane te barabarta, por jane konstante. Te dy reaksionet ndodhin, por ne te njejten shkalle)

15

EEkuilibrikuilibri DDiinaminamikk• Sapo shtojme nje reagent ose produkt, ato reagojne

deri sa arrihet nje sasi konstante e reagenteve dhe produktit = ekuiliber.

• Ekuilibri eshte dinamik krijohet vazhdimisht produkt(reaksioni i drejte), por ne te njejten shkalle i konsumohet (reaksioni i zhdrejte).

16

PershkrimiPershkrimi i Ekuilibriti Ekuilibrit

N2O4 (g) 2 NO2 (g)

• Reaksioni i drejte :N2O4 (g) ⎯⎯→ 2 NO2 (g)Ritmi = kd [N2O4]

• Reaksioni i zhdrejte :2 NO2 (g) ⎯⎯→ N2O4 (g)

Ritmi = kzh [NO2]2

17

Konstantja e EkuilibritKonstantja e Ekuilibrit

• Ne ekuiliber

Ritmid = Ritmizh

kd [N2O4] = kzh [NO2]2

• Duke e rishkruar kemi:

kdkzh

[NO2]2[N2O4]

=

18


Raporti i konstanteve te ritmit te reaksionit eshte konstant ne nje temperature te caktuar

Keq = kdkzh

[NO2]2[N2O4]

=

19


• Pergjithesojme shprehjen

• Konstantja e ekuilibrit do te behet

Kc = [C]c[D]d[A]a[B]b

aA + bB cC + dD

20


Per shkak se presioni eshte proporcional me koncentrimin ne nje ambjent te mbyllur pergazet shprehja mund te behet:

Kp = (PC)c (PD)d

(PA)a (PB)b

21

MarredhenietMarredheniet midismidis KKcc dhedhe KKpp

• Per gazin ideal kemi:

• Duke e rregulluar, kemi:

PV = nRT

P = RTnV

22

MarredhenietMarredheniet midismidis KKcc dhedhe KKpp

Duke zvendesuar ne shprehjen per Kp per cdosubstance, lidhja midis Kc dhe Kp behet:

Ku

Kp = Kc (RT)∆n

∆n = (molet e produktit te gazte) − (molet e reagentit te gazte)

23

Madhesia e Konstantes se EkuilibritMadhesia e Konstantes se Ekuilibrit

• Konstantja e ekuilibrit, K, eshte raporti i produkteve me reagentet.

• Prandaj, sa me e madhe K aq me shume ka produkte prezent ne ekuiliber.

• Anasjelltas, sa me i vogel K aq me shume reagent ka prezent ne ekuiliber.

• Nese K >> 1, atehere produktet dominojne ne ekuiliber dhe ekuilibri shtrihet djathtas.

• Nese K << 1, atehere reagentet dominojne ekuilibrin dhe ekuilibri shtrihet majtas.

24

ÇÇfare fare nenkuptohetnenkuptohet me me vlerenvleren K?K?

• Nese K >> 1, reaksioni eshtene favor te produktit; produkti predominon.

• Nese K << 1, reaksioni eshtene favor te reagentit; reagenti predominon.

25

Madhesia e Konstantes se EkuilibritMadhesia e Konstantes se Ekuilibrit• Megjithate,

• Konstantja e ekuilibrit per reaksionin ne nje drejtim eshte e anasjellte me konstanten e ekuilibrit ne drejtimin e kundert

2NO2(g) N2O4(g)

[ ][ ]

72.4212.01

NO

ON2

2

42 ===cK

Kdrejt = (Kzhdrejtë)-1

26

Ekuilibri HeterogjenEkuilibri Heterogjen

• Kur te gjithe reagentet dhe produktet jane ne nje faze, ekuilibri eshte homogjen.

• Nese nje ose me shume reagente ose produkte jane ne faza te ndryshme, ekuilibri eshte heterogjen.

• Marrim ne konsiderate:

– eksperimentalisht, nuk verehet qe sasia e CO2 te varet nga sasite e CaO dhe CaCO3. Pse?

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

27

Ekuilibri Heterogjen Ekuilibri Heterogjen


)())((

3

2

CaCO

COCaO

PPP

Kp =

Marrim ne konsiderate:

28

Ekuilibri HeterogjenEkuilibri Heterogjen

CaCO3(ng) dhe CaO(ng) = substanca te pastra te ngurta• Si rrjedhim janë konstante

– trysnitë e avullit te tyre PCaCO3 dhe PCaO

– densiteti – masa molare

• Injorojme presionet dhe koncentrimet e lengjeve dhe trupave te ngurte te paster ne ekuilibrin e substancave te pastra.

Kc = [CO2]


29

Llogaritja e Konstantes se EkuilibritLlogaritja e Konstantes se Ekuilibrit

Hapat qe duhet te ndjekim :

– Shkruajmë barazimin kimik të reaksionit.– Shkruajmë ekuacionin e konstantes së ekuilibrit për

reaksionin duke shenuar me K konstanten e ekuilibrit– Shënojmë me X ndryshimin e përqëndrimit ose të trysnisë

për njërin reagent ose produkt. – Llogaritim ndryshimin e përqëndrimit ose të trysnisë për

secilin reagent ose produkt tjetër në varësi të X-it dhe tëkoeficientëve stekiometrikë të barazimit të reaksionit.

– Zëvendësojmë përqëndrimet e ekuilibrit në shprehjen e konstantes K.

– Zgjidhim ekuacionin algjebrik të përftuar kundrejt X-it.

30

Shembulli 6.1: Konstantja e ekuilibrit pShembulli 6.1: Konstantja e ekuilibrit pëër reaksionin r reaksionin A ↔ 2B + Cëështshtëë 25.6 mol25.6 mol22 LL--22 nnëë njnjëë temperaturtemperaturëë konstante. Reaksioni fillon konstante. Reaksioni fillon kur pkur pëërqrqëëndrimi i reagentit A ndrimi i reagentit A ëështshtëë 1 M dhe p1 M dhe pëërqrqëëndrimet e ndrimet e produkteve janprodukteve janëë zero. zero. Pas pespesëë minutash reaksioni arrin minutash reaksioni arrin ekuilibrin. Llogaritni pekuilibrin. Llogaritni pëërqrqëëndrimet e ekuilibrit ? ndrimet e ekuilibrit ?

• Zgjidhje:A ↔ 2B + C

X → uljen e përqëndrimit të A deri kur vendoset ekuilibri.

A ↔ 2B + CNë fillim 1.00 0.00 0.00Ndryshimi -x + 2x + xNë ekuilibër 1.00 – x 2x x

31

Kc = ose

25.6 mol2 L-2 =

Përafrimet e njëpasnjëshme japin x = 0.890 M. Përqëndrimi i A është: 1.000 – 0.890 = 0.110 M.[B] = 2x = 1.78 M [C] = x = 0.890 M

Nese shtohet një sasi e reagentit?Rivendoset një ekuilibër i ri me përqëndrime të

ndryshme, por me të njëjtën konstante ekuilibri

][][][ 2

ACB

]00.1[][]2[ 2

xxx

−

32

FaktoretFaktoret qeqe ndikojnendikojne nene EkuiliberEkuiliber

Koncentrimi• Frymemarrje e thelle pas nje ushtrimi qe kerkon energji,

ndihmon ne rirregullimin e ekuilibrit ne trupitCO2:H2CO3, duke mbajtur koncentrimin e acidit ne gjakne nje diapazon te sigurt.

33


Temperatura• Tetraoksidi i diazotit eshte gaz pa ngjyre;oksidi i azotit

eshte gaz me ngjyre kafe. Shishja laboratorike ne te majtendodhet ne pjate me uje te nxehte; ne te djathten ne pjateme akull.

34


Presioni• Presioni ndikon ne perzjerjen ne ekuiliber

azot, hidrogjen dhe amonjak

35

ParimiParimi Le Le ChatelierChatelier :: NNëëse prishet ekuilibri i njse prishet ekuilibri i njëësistemi, do tsistemi, do tëë ndodhin ndryshime tndodhin ndryshime tëë tilla qtilla qëë ai ai ttëë arrijarrijëë njnjëë gjendje tgjendje tëë re ekuilibri.re ekuilibri.

NNëë qoftqoftëë se nse nëë njnjëë sistem qsistem qëë ndodhet nndodhet nëë ekuilibekuilibëër, r, ndryshon ndonjndryshon ndonjëë prej faktorprej faktorëëve qve qëë ndikojnndikojnëëekuilibrin, ekuilibrin, atatëëherehere ekuilibri kimik zhvendoset nekuilibri kimik zhvendoset nëëmmëënyrnyrëë ttëë tilltillëë qqëë ttëë kundkundëërshtojrshtojëë ndryshimin e ndryshimin e bbëërrëë dhe tdhe tëë vendosvendosëë njnjëë gjendje tgjendje tëë re ekuilibri.re ekuilibri.

ParimiParimi Le Le ChâtelierChâtelier

36

ParimiParimi Le Le ChâtelierChâtelier

KurKur ndryshojmendryshojme perqendriminperqendrimin e e reagentitreagentit oseose teteproduktitproduktit

• Reagentët → Produktet Zhvendosje djathtas• Reagentët ← Produktet Zhvendosje majtas• Reagentët ↔ Produktet Nuk ka zhvendosje. Ekuilibri ruhet.

37

Procesi HaberProcesi Haber

• Reaksionet e ekuilibrit në fazë të gaztë kanë rëndësi tëmadhe në kiminë industriale

• Procesi Haber është bazuar në ekuilibrin e mëposhtëm: N2 (g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)

• Për shkak se në anën e djathtë ka më pak mole gazi se sa në anën e majtë, për kushte të dhëna temperature e trysnie, vëllimi që zënë produktet është më i vogël nga vëllimi që zënë reagentët.

• Për këtë arsye rritja e trysnisë => zhvendoset ekuilibrit djathtas– ndihmon në prodhimin e amoniakut

38

ParimiParimi Le Le ChâtelierChâtelierNdryshimiNdryshimi i i perqendrimitperqendrimit tete reagentevereagenteve oseose produkteveprodukteve

• Nese shtojme H2 ndersa sistemi eshte ne ekuiliber, sistemi duhet te pergjigjet duke kundervepruar per H2 e shtuar (nga Le Châtelier).

• Sistemi duhet te konsumoje H2 dhe prodhojeprodukte deri ne nje ekuiliber te ri.

• Prandaj, [H2] dhe [N2] do te ulen, ndersa [NH3] do territet.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

39

ParimiParimi Le Le ChâtelierChâtelierNdryshimiNdryshimi i i perqendrimitperqendrimit tete reagentevereagenteve oseose produkteveprodukteve• Azoti dhe hidrogjeni qe nuk kane reaguar riciklohen

me gaz te ri N2 dhe H2.• Sasia e ekuilibrit te amoniakut optimizohet sepse

produkti (NH3) vazhdimisht largohet dhe reagentet(N2 dhe H2) shtohen vazhdimisht.

EfektetEfektet e e VolumitVolumit dhedhe tete PresionitPresionit• Ndersa volumi ulet, presioni rritet.• Parimi Le Châtelier: nese presioni rritet, sistemi do te

reagoje ndaj rritjes.

40

ParimiParimi Le Le ChâtelierChâtelier• Marrim ne konsiderate reaksionin e formimit te

amonjakut

• Ndersa presioni rritet, sasia e amonjakut prezentrritet.

• Ndersa temperatura ulet, sasia e amonjakut rritet.• Parimi Le Châtelier: nese nje sistem ne ekuiliber

shqetesohet, sistemi do te leviz ne ate menyre qe tereagoje ndaj shqetesimit.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

41

ParimiParimi Le Le ChâtelierChâtelierNdryshimetNdryshimet e e perqendrimitperqendrimit tete reagentevereagenteve oseose tete produkteveprodukteve

42

ParimiParimi Le Le ChâtelierChâtelierEfektetEfektet e e VolumitVolumit dhedhe tete PresionitPresionit• Sistemi zhvendoset ne drejtim te largimit te gazeve dhe uljes se

presionit.• Nje rritje e presionit favorizon drejtimin qe ka me pak mole te

gazit.• Ne nje reaksion me te njejtin numer molesh produkte dhe

reagente, presioni nuk ka efekt.

Marrim ne konsiderate

Në 25oC konstantja Kp = 0.146 atmTregon se ekuilibri i zhvendosur majtas (0.146 ≈ )

ose trysnia/nr i moleve N2O4 > trysnia/ nr i moleve NO2

N2O4(g) 2NO2(g)

61

43

Shembulli : NjShembulli : Njëë enenëë qelqi e mbyllur mbahet nqelqi e mbyllur mbahet nëë 25 25 ooCC. N. Nëë ttëëfutet Nfutet N22OO44 i pasti pastëër trysnia e tr trysnia e tëë cilit ncilit nëë enenëë ëështshtëë 2.57 2.57 atmatm. . MMëë pas trysnia fillon tpas trysnia fillon tëë rritet, sepse formohet NOrritet, sepse formohet NO22. . Llogaritni trysnitLlogaritni trysnitëë ee ekuilibrit pekuilibrit pëër r reagentreagentëëtt dhe produktet, dhe produktet, si dhe trysninsi dhe trysninëë totale.totale. KpKp == 0.146 0.146 atmatm

Zgjidhje: Shkruajmë barazimin kimik N2O4(g) ↔ 2 NO2(g)

Kp = = 0.146 atm

Shënojmë me x zvogëlimin e trysnisë për N2O4.

N2O4 (g) ↔ 2 NO2 (g) Në fillim 2.57 atm 0 atmNdryshimi - x + 2xNë ekuilibër 2.57 – x 2x

Kp = = 0.146 atm

42

22

OpNNOp

)57.2()2( 2

xx−

x = 0.289 atmPN2O4 = 2.28 atmPNO2 = 0.578 atmtrysnia totale = 2.86 atm

44

ParimiParimi Le Le ChâtelierChâtelierEfektiEfekti i i ndryshimitndryshimit tete TemperaturesTemperatures• Konstantkja e ekuilibrit varet nga temperatura.• Per nje reaksion endotermik, ∆H > 0 dhe nxehtesia

mund te konsiderohet nje reagent.• Per nje reaksion ekzotermik, ∆H < 0 dhe nxehtesia

mund te konsiderohet nje produkt.• Duke shtuar nxehtesi (psh. duke nxehur enen)

favorizohet reagenti ose produkti :– nese ∆H > 0, duke shtuar nxehtesi favorizohet reaksioni i

drejte,– nese ∆H < 0, duke shtuar nxehtesi favorizohet reaksioni i

kundert.

45

ParimiParimi Le Le ChâtelierChâtelierEfektiEfekti i i ndryshimitndryshimit tete TemperaturesTemperatures• Duke larguar nxehtesi (psh. ftohje e enes), favorizohet

zvogelimi :– nese ∆H > 0, ftohja favorizon reaksionin e kundert,– nese ∆H < 0, ftohja favorizon reaksionin e drejte.

Eksperimentet jane bere me

per te cilin ∆H > 0– Co(H2O)6

2+ eshte roze; CoCl42- eshte blu.

Cr(H2O)6(aq) + 4Cl-(aq) CoCl42-(aq) + 6H2O(l)

46

ParimiParimi i i TretshmeriseTretshmerise se se ProduktitProduktit

• Nje tjeter situate ekuilibri vendoset kurproduktet jane lehtesisht te tretshem

• Ksp eshte konstantja e tretshmerise se produktit• Ksp mund te gjendet ne tabela te vecanta per

temperature te caktuar• Mqse produkti eshte i ngurte ne anen e majte,

vetem produktet (jone) perfshihen neshprehjen e Ksp

47

ParimiParimi i i TretshmeriseTretshmerise se se ProduktitProduktitShembull: Gjeni koncentrimin e joneve te pranishem ne

florurin e kalciumit (ne uje) dhe tretshmerine molare.

Zgjidhje:CaF2(s) --> Ca+2 + 2 F-

Ksp = [Ca+2] [F-]2 = 2 X 10 -10

If x = [Ca+2 ], pastaj [F-] = 2x[x] [2x]2 = 2 X 10 -10

4x3 = 2 X 10 -10

x3 = 5 X 10 -11

x = 3.68 X 10 -4

[Ca+2 ] = x = 3.68 X 10 -4 [F-] = 2x = 7.37 X 10 -4

Tretshmeria e CaF2 = 3.68 X 10 -4

Documents

Kap 6 Ekuilibri kimik_2