Μεταβολή της πίεσης

Η μεταβολή της πίεσης, που προκαλείται με μεταβολή του όγκου του δοχείου, επηρεάζει τη θέση της χημικής ισορροπίας μόνο όταν: i) στην ισορροπία συμμετέχουν αέριες ουσίες και ii) κατά την αντίδραση παρατηρείται μεταβολή του αριθμού mol των αερίων. Στις περιπτώσεις αυτές, σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier, η αύξηση της πίεσης υπό σταθερή θερμοκρασία, μετατοπίζει την ισορροπία προς την κατεύθυνση όπου έχουμε λιγότερα mol αερίων (τα λιγότερα mol ασκούν μικρότερη πίεση). Αντίθετα, η μείωση της πίεσης υπό σταθερή θερμοκρασία, μετατοπίζει την ισορροπία προς την κατεύθυνση, όπου έχουμε περισσότερα mol των αερίων (ασκούν μεγαλύτερη πίεση). Για παράδειγμα αν σε δοχείο που επικρατεί η ισορροπία (βλέπε σχήμα 4.7): N2(g) + 3H2(g) [pic] 2NH3(g) αυξήσουμε την πίεση, ελαττώνοντας τον όγκο του δοχείου σε σταθερή θερμοκρασία, τότε η ισορροπία μετατοπίζεται δεξιά. Κατ’ αυτό τον τρόπο αντίδραση τείνει να ελαττώσει την πίεση, κινούμενη προς την κατεύθυνση όπου ελαττώνεται ο αριθμός των mol των αερίων (από 4 σε 2 mol).

ΣΧΗΜΑ 4.7 Διαγραμματική απεικόνιση της επίδρασης που έχει η ελάττωση του όγκου του δοχείου (αύξηση της πίεσης) στη θέση της ισορροπίας: Ν2+3Η2 [pic] 2ΝΗ3 Στην περίπτωση αυτή έχουμε μετατόπιση της ισορροπίας προς τα δεξιά, σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier.

Παράδειγμα 4.3 Σε κλειστό δοχείο έχουμε σε ισορροπία α mol Ν2, β mol Η2 και γ mol ΝΗ3 σε θερμοκρασία θ: Ν2 + 3Η2 [pic] 2ΝΗ3, ΔΗ= -22 kcal α. Αυξάνουμε τον όγκο του δοχείου, οπότε η ποσότητα της ΝΗ3 ελαττώνεται. β. Αυξάνουμε τη θερμοκρασία, οπότε η ποσότητα της ΝΗ3 αυξάνεται. γ. Προσθέτουμε ποσότητα Η2, οπότε η ποσότητα της ΝΗ3 ελαττώνεται. Ποια από τις παραπάνω τρεις προτάσεις είναι σωστή; ΑΠΑΝΤΗΣΗ Η α. είναι σωστή, γιατί αυξάνοντας τον όγκο του δοχείου, ελαττώνεται η πίεση. Συνεπώς η πίεση πρέπει να αυξηθεί, σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier. Για να αυξηθεί όμως η πίεση θα πρέπει να αυξηθεί ο αριθμός των mol αερίων γι’ αυτό και η αντίδραση «πάει» προς τα αριστερά. Δηλαδή, ευνοείται η διάσπαση της ΝΗ3, με αποτέλεσμα η ποσότητά της να ελαττώνεται. Η β. είναι λάθος, γιατί η αύξηση θερμοκρασίας ευνοεί τις ενδόθερμες αντιδράσεις. Η γ. είναι λάθος, γιατί όταν προσθέτουμε Η2, η ισορροπία μετατοπίζεται δεξιά προς σχηματισμό ΝΗ3. Η συγκέντρωση του στερεού παραλείπεται από την έκφραση της Κc, καθώς αυτή είναι ανεξάρτητη από την ποσότητά του. Δηλαδή για την ισορροπία: CaCO3(s) [pic] CaO(s)+ CO2(g) έχουμε Κc = [CO2] Επίσης για την ισορροπία: PCl5(l) [pic] PCl3(l) + Cl2(g) Kc = [Cl2]

Εφαρμογή Σε κλειστό δοχείο έχουμε σε ισορροπία α mol SO2, β mol O2 και γ mol SO3 σε θερμοκρασία θ: 2 SO2 + O2 [pic] 2 SO3, ΔΗ = -198 kJ (εξώθερμη) α. Προσθέτουμε ποσότητα Ο2, οπότε η ποσότητα του SO3 ελαττώνεται. β. Αυξάνουμε τη θερμοκρασία, οπότε η ποσότητα του SO3 ελαττώνεται. γ. Αυξάνουμε τον όγκο του δοχείου, οπότε η ποσότητα του SO3 ελαττώνεται. Ποιες από τις τρεις παραπάνω προτάσεις είναι σωστές;