Kémiai egyensúllyal kapcsolatban van kérdésem. Nem értem ezt a feladatot, mindent lerombol, amit eddig tudtam. Miért ebbe az irányba tolódik el az egyensúly?

A megoldás humbug.

Tippem szerint az állítás sem igaz. Kezdetben legyen egy kevés CO-nk és adjunk hozzá egy csomó H2-t, annyit amennyit csak lehet.

Ha jól gondolom, minél több H2-t adunk hozzá, annál több CO-ból lesz CH4 és H2O. Adjunk hozzá annyit, hogy ezekből sokkal több legyen, mint CO-ból, meg még többet.

Ekkor ha összenyomjuk a tartályt a felére, akkor a

K = [CH4][H2O] / [CO][H2]^3

érték a negyedére esik. A CO elkezd átalakulni. Alakul, alakul, a CO koncentrációja már annyi, mint kezdetben volt, de ekkor a K még mindig kb a fele mint kezdetben volt. Persze, hiszen ha a CO átalakul, az a többi koncentrációt csak minimálisan változtatja. Szóval még több CO alakul át. A folyamat végén a CO koncentrációja kb a fele lesz, mint összenyomás előtt volt.

13# "...K még mindig kb a fele mint kezdetben volt..."

Nem, K állandó, csak a hőmérséklettől függ.

Ugyen egyrészt nő minden nyomása, másrészt CH4 felé tolódik az egyensúly. Kérdés hogy melyik hatás az erősebb.

Úgy rémlik, hogy a számolásban azt kell kihasználni, hogy K(n)=K(p)=K(c) és az összes K csak a hőmérséklettől függ, ami állandó.

Nem kellenek konkrét számok.

Ha rájövök, megírom.

naszóval.

tehát a rendszer egyensúlyi állandója így néz ki (ahogy a #13 írta)

K = [CH4][H2O] / [CO][H2]^3

a koncentráció alkalmazott mértékegység meg [mól/dm3]

ha ez most a felére nyomod össze, akkor annyi történik, hogy mindegyik koncentráció a duplájára nő. azaz

[CH4]' = 2 * [CH4]

[H2O]' = 2 * [H2O]

[CO]' = 2 * [CO]

[H2]' = 2 * [H2]

ha ezeket visszaírjuk az egyensúlyi állandó egyenletébe:

K' = [CH4]'[H2O]' / [CO]'[H2]'^3

behelyettesítve:

K' = 2*[CH4]*2*[H2O] / 2*[CO]*2^3*[H2]^3

összevonva, egyszerűsítve

K' = 1/4 * [CH4][H2O] / [CO][H2]^3

azaz

K' = 1/4 * K

azaz az "új egyensúlyi állandó" nem annyi, mint amennyinek lennie kellene, hanem annál kisebb. (konkrétan a negyede.) azaz, nőnie kell, hogy jó legyen.

nőni úgy tud, ha az egyensúly balra, azaz CH4 és H2O képződés irányába tolódik el.

azaz új koncentrációk fognak létrejönni, méghozzá így:

[CH4]" = [CH4]' + x

[H2O]" = [H2O]' + x

[CO]" = [CO]' - x

[H2]" = [H2]' - 3x

azért így, mert a koncentráció [mól/dm3], azaz ha mondjuk 1 mól CO átalakul, akkor ezzel együtt 3 mól H2-nek is át kell és közben 1 mól CH4 és 1 mól H2O keletkezik

a mégújabb egyensúlyi állandó

K" = [CH4]"[H2O]" / [CO]"[H2]"^3

amire, hogy egyensúly legyen, igaznak kell lennie:

K" = K

behelyettesítve:

[CH4]" = 2*[CH4] + x

[H2O]" = 2*[H2O] + x

[CO]" = 2*[CO] - x

[H2]" = 2*[H2] - 3x

K = [CH4][H2O] / [CO][H2]^3 = (2*[CH4] + x)(2*[H2O] + x) / (2*[CO] - x)(2*[H2] - 3x)^3

na, ennek a megoldása paraméteresen baromi messze vezet és gyakorlatilag használhatatlan konkrét értékek nélkül, ha meg vannak konkrét adataid, akkor minden további nélkül kiszámolható, "sima" harmadfokú egyenlet.

de nincs rá szükség, mert most már semmi dolgod nincs, mint fogni egy excel táblát, beírni pár pocira csapott kezdeti koncentrációs adatot és játszani a x-szel, hogy mikor lesz K" ~ K.

ha pl. a kezdeti koncentrációid [CH4]/[H2O]/[CO]/[H2] 1/1/1/3 (mert miért ne), akkor az x~0,4385, azaz a kialakuló új koncentráció [CO]"~1,5615 azaz magasabb, mint a kezdeti [CO]=1

ha 20/50/40/10 , akkor x~2,3125 azaz [CO]"~77,6875

stb.

hát ennyi.

Csak a kérdésre felejtettél el válaszolni.

> ha pl. a kezdeti koncentrációid [CH4]/[H2O]/[CO]/[H2] 1/1/1/3 (mert miért ne)

Az igaz, hogy K lehet tetszőleges valós szám? Ha változtatod a hőmérsékletet meg a nyomást, akkor K végigfut a nemnegatív valós számokon, vagy csak valami korlátos intervallumban mozoghat, mielőtt halmazállapot-változások meg egyéb dolgok történnek?

.. amit én írtam, az megvalósítható, ha van olyan hőmérséklet/nyomás páros, amire a fenti 4 anyag közül bármely 2 aránya értelmezhető (tehát nem az van, hogy darab CO molekulára jut egy naprendszernyi H2), (gyanítom hogy így van, különben ez nem lenne egy feladatgyűjteményben megtalálható egyenlet), akkor az ember dolga csak annyi, hogy kivesz a gázból 1g-ot, összekeveri 1kg H2-vel, ezt megismétli néhányszor, és máris ellenpéldát kap.

Számolás nélkül is lehet tudni a választ. (Bár a számolós kommentek nagyon tanulságosak.)

A kémiai egyensúlyra érvényes a Le Chatelier-elv: "ha egy egyensúlyt megzavarnak - változást idéznek benne elô -, olyan folyamatok indulnak meg, amelyek a változás ellen hatnak. A rendszer állapota úgy 'tolódik el', hogy a zavar hatása csökkenjen."

Itt konkrétan, ha a rendszert összenyomjuk, akkor a reakciónak az az oldala kerül előnybe, amelyiknél csökken a térfogat. De ez a hatást csak csökkenti, nem fordítja meg. Ezért a koncentrációnövekedés egy része megmarad.

Ha van egy egyensúly, csinálsz vele /akármit/. Veszel /tetszőleges/ értékeket, lesznek belőle új, vesszős értékek. Majd idővel beáll egy új egyensúly kétvesszős értékekkel. Ekkor a kétvesszős értékek az eredeti és a vesszős értékek közé fognak esni.

Ez egy nagyon erős állítás, nagyon gyakran használható, de nem igaz, pl ebben az esetben sem, lásd az ellenpéldát #13-ban.