EFNAFRÆÐI
JAFNVÆGI EFNAHVARFA
Efnahvörf leita að jafnvægi sem þýðir að þau ganga ekki fullkomlega til hægri eins og efnajafna þeirra er rituð.
JAFNVÆGISFASTINN
Flest efnahvörf ganga í báðar áttir.
Þegar A og B hvarfast á sama hraða og efnin C og D þá er efnahvarfið í jafnvægi, þá er jafn hraði í báðar áttir. Eftir því sem C og D eykst þá hvarfast þeir til baka með síauknum hraða.
Hraði efnahvarfa er háður magni hvarfefnanna.
Tvöfalda hvarförin táknar það að efnahvarfið gengur til beggja átta samtímis.
K1 og K2 eru hraðafastar efnahvarfa við ákveðið hitastig og margfeldi þeirra við styrk efnanna ákvarðar hraðann.
Hraðinn á hvarfinu til hægri lækkar eftir því sem styrkur þeirra hvarfefna minnkar og eykst hraðinn til vinstri eftir því sem styrkur myndefna hækkar
Þegar hraðinn er jafn til hægri og vinstri er jafnvægi.
Þar sem K1 og K2 eru fastar við tiltekið hitastig er hægt að ákvarða að K1 yfir í K2 sé nýr fasti; Kc jafnvægisfasti fyrir hvarfið við tiltekið hitastig.
Jafnvægisfastinn fyrir einsleitt efnajafnvægi (öll efni á sama ástandi) er margfeldi mólstyrks allra myndefna í veldi stuðuls þeirra deilt með margfeldinu af mólstyrk hvarfefnanna í veldi stuðuls þeirra. Ekki er sett efni inn í jöfnuna sem eru á vökva (l) eða föstu formi (s).
Gildið Kc veitir upplýsingar um stöðu efnahvarfsins við jafnvægi.
Kc > 1 = Jafnvægi liggur lengra til hægri og myndefnin eru ráðandi.
Kc < 1 =Jafnvægi liggur frekar til vinstri og hvarfefnin eru ráðandi.
Einsleit jafnvægishvörf: öll efni í sama fasa (oftast gös (g) eða vötnuð (aq))
Misleit jafnvægishvörf: efnin eru ekki í sama fasa, ýmist (g), (s), (l) eða (aq).
Sleppt er fljótandi og föstum efnum við uppsetningu jöfnu jafnvægisfastans.
Jafnvægisfastinn er venjulega ekki settur fram með einingu.
Gildið Kc lýsir jafnvægisstöðu efnahvarfs, er alltaf það sama fyrir ákveðið efnahvarf við eitt ákveðið hitastig. Kc gildið breytist ef hitastigi er breytt. Það er óháð upphafsstyrkjum hvarf- og myndefna fyrir sérhvert efnahvarf.
JAFNVÆGISFASTI OG ÞRÝSTINGAR
Þegar að öll hvarfefni og myndefni í tilteknu efnahvarfi eru á gasformi er hægt að setja inn hlutþrýsting gasanna í stað mólstyrks.
Hlutþrýstingur gasanna ( Pc, Pd, Pa og Pb) eru mældir í loftþyngdum atm og Kp vísar til jafnvægisfasta þrýsting. Hægt er að reikna bæði Kc og Kp en gildi þessara jafnvægisfasta eru ekki þau sömu en það eru þó tengsl á milli þeirra og þess vegna er hægt að reikna Kp ef Kc er þekkt og öfugt.
Ekki er sett eining við Kp- fastann.
JAFNVÆGISFASTI – MARGBUNDNIR REIKNINGAR
Gildið á jafnvægisfastanum er háð því hvernig efnajafna er rituð (margföldun- Lögmál Hess Í varmafræði). Ef efnahvarf er margfaldað þá er jafnvægisfastinn fenginn með því að hefja Kc fyrir ómargfaldað hvarf (hvarfið sem Kc er gefið fyrir) í veldi af margfeldisstuðli.
Ef efnajöfnu er snúið við fáum við andhverfu fyrri jafnvægisfasta.
Þegar efnahvörf eiga sér stað í fleiri en einu skrefi þá er jafnvægisfastinn margfeldi allra jafnvægisfasta fyrri hvarfleiðina.
Ef efnajöfnu er snúið við breytist formerki jafnvægisfastans ekki heldur snýst brotið við og þá fáum við andhverfu fyrri jafnvægisfasta.
Jafnvægisfasti efnahvarfs sem gengur í gegnum tvö eða fleiri skref til að fá heildarefnahvarf er margfeldi jafnvægisfasta allra skrefanna.
ÍBV TÖFLUR
Í= Í upphafi B= breyting V= við jafnvægi
Gott er að nota ÍBV töflur þegar unnið er með dæmi um efnajafnvægi. ÍBV taflan sýnir hvað er að gerast í efnahvarfinu og hvernig mólstyrkur efnanna breytist á leið sinni að efnajafnvægi.
Breytingin er lýst með X. Dregið er X af hvarfefnum og bætt er við X hjá myndefnum. Fjöldi X fer eftir stuðlum efnanna. Sem dæmi ef við höfum A verður breytingin +/- X en ef við höfum 2A þá verður breytingin +/- 2A. X stendur fyrir einhvern ákveðinn fjölda móla sem við gætum þurft að reikna út frá upplýsingum í sérhverju dæmi.
Í dálkinn V er lagt saman fjöldi móla í upphafi og fjöldi X.
Þegar búið er að reikna út mólfjölda allra efna við jafnvægi er hægt að finna mólstyrk og setja upplýsingarnar upp í jafnvægisfastann.
Hvarfakvóti
Fyrir hvarfakvóta Qc er notað sömu jöfnu og Kc.
Hvarfakvóti segir til um í hvor áttina efnahvarfið sé að ganga.
Til þess að ákvarða í hvora áttina efnahvarfið gengur berum við saman hvarfakvótann við jafnvægisfasta efnahvarfsins við sama hitastig.
LÖGMÁL LE CHARTLIER
Ef efnahvarf sem er í jafnvægi verður fyrir utanaðkomandi áhrifum með breytingu á hitastigi, þrýsting eða efnisstyrk, þá leitar efnahvarfið í þá átt sem að vinnur gegn þessum breytingum þar til jafnvægi kemst aftur á.
Efnisstyrkur: Breytingar verða á Qc og Kc þegar upphafs efnisstyrk er breytt. Til að sjá breytingu þarf að bera saman Qc og Kc.
Þrýstings breytingar: Ef rúmmál hvarf íláts er minnkað eykst hlutþrýstingur hvers gass og mólstyrkur efnanna.
Það geta einnig átt sér stað breytingar ef mynd- eða hvarfefni eru bætt í eða tekin í burtu úr hvarfílátinu án þess að rúmmálið breytist.
Hitastigsbreytingar:
Útvermið A+B=C+D+ varmi △H<0
Innvermið A+B+ varmi=C+D △H>0
Þegar hitastig er hækkað í útvermnu efnahvarfi hefur varmi efnahvarfsins verið aukinn og hvarfið leitar til vinstri til að minnka magn varmans. Ef hitastigið er lækkað leitar hvarfið til hægri.
Kc lækkar ef hitastig er hækkað – útvermið
Kc hækkar ef hitastig er lækkað – útvermið
Kc hækkar ef hitastig er hækkað – innvermið
Kc lækkar ef hitastig er lækkað – innvermið
HVATI
Ef hvata er bætt við í lokað kerfi þá hefur hann ekki áhrif á jafnvægi hvarfsins en hann hraðar efnahvörfin í báðar áttir.
