Jämviktskemi

Jämviktskemi handlar om hur kemiska system når och upprätthåller jämvikt när reaktioner sker i båda riktningarna. Vid jämvikt fortsätter de motsatta processerna, men koncentrationerna av reaktanter och produkter förändras inte längre med tiden eftersom hastigheterna är lika.

En grundläggande princip är lagen om massverkans jämvikt. För en reaktion där aA + bB ⇌ cC + dD gäller att jämviktskonstanten K definieras som K = [C]^c [D]^d / ([A]^a [B]^b) vid en given temperatur. För gaser används ofta Kp med partialtryck.

Jämvikten är temperaturberoende. När temperaturen ändras ändras också K. Det samband som kopplas till Gibbs energi är ΔG° = -RT ln K. Därför påverkas jämvikten av externa faktorer som temperaturförändringar.

Le Châtelier-principen beskriver hur ett system skiftar när man påverkar koncentration, tryck eller temperatur. Till exempel ökar koncentrationen av en reaktant hastigheten mot produkter tills jämvikten igen uppstår.

Jämvikter delas in i homogena jämvikter där alla ämnen är i samma fas, och heterogena jämvikter där ämnen finns i olika faser. Exempel på en heterogen jämvikt är löslighetens jämvikt där Ksp = [Ag+][Cl-] vid en given temperatur. Ett vanligt industriellt exempel är Haber‑processen för ammoniak.

Jämviktskemi används för att förutsäga och optimera kemiska system i laboratorier och industri, analysera pH och buffertars funktion, samt att förstå biologiska processer där koncentrationer av substanser hålls nära jämvikt.