שיעור 3 מתוך 4

עקרון לה שטלייה.

כ־25 דקות · 5 שאלות תרגול

למאמר המלא: שיווי משקל כימי

מה קורה כשמפריעים לשיווי משקל: מוסיפים מגיב, מחממים או מקררים. המערכת זזה כך שתקטין את ההפרעה, ורק טמפרטורה משנה את K.

שלב 1 מתוך 5 · להוסיף מגיב

שלב 1 מתוך 5

להוסיף מגיב

ב־1884 ניסח הכימאי הצרפתי אנרי לה שטלייה כלל שמנבא מה יעשה שיווי משקל כשמפריעים לו: מערכת בשיווי משקל שמשנים את תנאיה זזה בכיוון שמקטין את השינוי.

בסצנה, המתג הוספת NO₂ מפעיל מזרק שדוחף לבקבוק המיושב עוד $\mathrm{NO_2}$ ⁠: חצי מהכמות שנאטמה בהתחלה. זמן עומד עכשיו על שיווי המשקל שלפני הדחיפה. נבאו, ואז ראו מה קורה כשמזרק דוחף את התוספת.

לשאלה

שלב 2 מתוך 5

אותו קבוע

אחרי הדחיפה הבקבוק מתייצב בשיווי משקל חדש. הריכוזים שונים מלפני הדחיפה. האם גם הקבוע?

לשאלה

שלב 3 מתוך 5

רגע הדחיפה

למה התערובת זזה דווקא לכיוון $\mathrm{N_2O_4}$ ⁠? התשובה בקצבים. הוספת NO₂ פועלת, וזמן קבוע על התחלה: רגע הדחיפה בדיוק.

לשאלה

שלב 4 מתוך 5

לחמם

התחברות של $\mathrm{NO_2}$ ⁠ פולטת חום, ולכן ההתפרקות קולטת חום. כשמחממים, “השינוי” הוא חום שנכנס, ועקרון לה שטלייה אומר לאן המערכת תזוז. כאן זמן קבוע על שיווי המשקל.

לשאלה

שלב 5 מתוך 5

חצי־חצי

טמפרטורה היא השינוי היחיד שמזיז את $K$ ⁠ עצמו: חימום מקטין את $K$ ⁠ של תגובה שפולטת חום, וקירור מגדיל אותו. לכן הבקבוק הזה הוא מדחום: הצבע שלו בשיווי משקל אומר מה הטמפרטורה.

לשאלה

תמונה של הסצנה התלת־ממדית „שיווי משקל כימי”

סצנה אינטראקטיבית

הגרסה האינטראקטיבית נטענת…

כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

הבקבוק בשיווי משקל, עם 9.5 mmol/L של $\mathrm{NO_2}$ ⁠. מזרק דוחף פנימה עוד $\mathrm{NO_2}$ ⁠, ו־ $[\mathrm{NO_2}]$ ⁠ קופץ ל־29.5 mmol/L. מה יקרה אחר כך?

לניסוי

תרגול · בחרו

אחרי הדחיפה הבקבוק התייצב בשיווי משקל חדש, עם יותר $\mathrm{NO_2}$ ⁠ ויותר $\mathrm{N_2O_4}$ ⁠. מה קרה לקבוע שיווי המשקל, $K$ ⁠?

לניסוי

תרגול · בחרו

הוספת NO₂ פועלת וזמן על התחלה: רגע הדחיפה. איזה קצב קפץ, לפי גרף הקצבים?

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

ההתחברות, $\mathrm{2NO_2 \rightarrow N_2O_4}$ ⁠, פולטת 57 kJ/mol, וההתפרקות קולטת אותם. מה יקרה לצבע בשיווי משקל כשנחמם את הבקבוק מ־298 K ל־348 K?

לניסוי

תרגול · הגיעו למטרה

שנו את טמפרטורה כך שבשיווי משקל בדיוק חצי מהחנקן יהיה ב־ $\mathrm{NO_2}$ ⁠ וחצי ב־ $\mathrm{N_2O_4}$ ⁠, ולחצו על בדיקה.