Kjemisk likevekt

Kjemisk likevekt er en tilstand for reversible (at de to motsatte reaksjonene er spontane samtidig) kjemiske reaksjoner der reaksjonshastigheten for stoffene som reagerer er like stor i begge retninger. Konsentrasjonen av stoffene i en kjemisk likevekt er konstant mens bindingene endres. For å oppnå likevekt må reaksjonen skje i et lukket eller et isolert system.

Ved en kjemisk likevekt er alle stoffene som deltar i den reversible reaksjonen, utgangsstoffer som produkter, til stede samtidig. Konsentrasjonen av de enkelte stoffene i den kjemiske reaksjonen er konstant, fordi de to motsatt rettede reaksjonene skjer med samme hastighet begge veiene. Det er dette vi kaller dynamisk likevekt.

En likevektreaksjon skrives ofte slik.

${\displaystyle p\mathrm {A} +q\mathrm {B} }$ ⇌ ${\displaystyle r\mathrm {C} +s\mathrm {D} }$

Konsentrasjonen av stoffene må oppfylle ligningen

${\displaystyle {\frac {\left[\mathrm {C} \right]^{r}\left[\mathrm {D} \right]^{s}}{\left[\mathrm {A} \right]^{p}\left[\mathrm {B} \right]^{q}}}=K}$

som uttrykker massevirkningsloven. Konstanten K er likevektskonstanten som i alminnelighet kan variere med temperaturen.

Likevekten er homogen når alle stoffene i er i samme aggregattilstand, det vil si i gassfase (g), fast stoff (s) eller flytende form (ℓ). Et eksempel er reaksjonen 2SO₂(g) + O₂(g) ↔ 2SO₃(g).

Ved heterogen likevekt vil minst reaktantene opptre i minst to forskjellig aggregattilstander, som for eksempel ved reaksjonen CaCO₃(s) ↔ CaO(s) + CO₂(g).

I henhold til Le Chateliers prinsipp vil enhver kjemisk reaksjon søke å oppnå likevekt. Dersom reaksjonsblandingen kommer ut av likevekt, vil den innstille seg slik at den igjen kommer i likevekt.

Eksempel

En kjent likevektsreaksjon opptrer ved produksjon av ammoniakk. Prosessen er ved likevekt beskrevet ved ligningen N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇌ 2NH₃ (g) hvor N₂ angir konsentrasjonen av nitrogengass, H₂ hydrogengass og NH₃ er konsentrasjoen av amoniakk. Dette er en homogen likevekt da både reaktantene og produktene er alle i gassfase. Likevektskonstanten i er her gitt ved

${\displaystyle K={\frac {\left[{\text{NH}}_{3}\right]^{2}}{\left[{\text{N}}_{2}\right]\cdot \left[{\text{H}}_{2}\right]^{3}}}}$

og vil endres dersom temperaturen i likevektssystemet forandres.

Litteratur

• Chang, Raymond (2008). General chemistry : the essential concepts (5 utg.). Boston. McGraw-Hill. ISBN 9780071102261. 
• Chang, Raymond; Goldsby, Kenneth A. (2014). General chemistry : the essential concepts (7 utg.). New York. McGraw-Hill. ISBN 9781259060427.