Erdődi Ferenc, Gergely Pál, Vereb György

Általános és bioszervetlen kémia

Az egyensúlyi állandó

A kémiai egyensúly – mint láttuk – két ellenkező irányú folyamat dinamikus egyensúlya. A nitrogén-dioxid (NO2) átalakulása dinitrogén-tetraoxiddá (N2O4) egyensúlyra vezet:

2 NO2(g)

N2O4(g).

Különböző kezdeti koncentrációjú nitrogén-dioxid-gázt használva meghatározható az NO2 és N2O4 egyensúlyi koncentrációja. A 33. táblázat négy kísérlet eredményeit tartalmazza.

33. táblázat. Az egyensúlyi állandó meghatározása kísérleti adatok alapján (25 °C-on)

Kísérlet	Egyensúlyi koncentráció		Koncenlrációarány
Kísérlet	[NO2] mol/dm3	[N2O4] mol/dm3	search	search
1.	0,052	0,595	11,4	220
2.	0,024	0,127	5,3	220
3.	0,068	1.02	15,0	220
4.	0,101	2,24	22,2	220

A 33. táblázat adataiból megállapítható, hogy a reaktáns és a termék egyensúlyi koncentrációi nem azonosak, az egyensúly az előrehaladó reakció irányába van eltolva. A kémiai egyensúly jellemzésére az abszolút egyensúlyi koncentrációk helyett (amelyek függvényei a kiindulási koncentrációnak és kísérletről kísérletre változnak), a koncentrációk arányát érdemes használni. A sokféle lehetőség közül kizárólag akkor kapunk állandó koncentrációarányt, ha a [N2O4]/[NO2]2 hányadost számoljuk. Ez a hányados kifejezi a kémiai egyensúly sztöchiometriáját is, mivel 1 mól N2O2 képződéséhez 2 mól NO2 szükséges. Értéke független a reaktáns kiindulási koncentrációjától, csak a hőmérséklettől függ, ezért egyensúlyi állandónak (K) nevezzük. Ha az egyensúlyban lévő rendszer bármelyik komponensének koncentrációja változik, a többi komponens koncentrációjának is meg kell változnia, hogy a K értéke változatlan maradjon.

Általános esetben az alábbi egyensúlyi rendszerre

aA + bB

cC + dD

az egyensúlyi állandó

ahol [A], [B], [C] és [D] a megfelelőanyagok egyensúlyi koncentrációit, míg a, b, c és d a sztöchiornetrikus együtthatókat jelentik.

Az egyensúlyi állandó kifejezésének számlálójába a termékek, míg nevezőjébe a kiindulási anyagok egyensúlyi koncentrációit írjuk. A koncentrációk kitevői a reagáló anyagok megfelelő együtthatói a reakcióegyenletben. Adott kémiai reakció egyensúlyi állandójának értéke adott hőmérsékleten kísérletileg vagy számítással (termodinamikai és elektrokémiai adatokból) meghatározható. A K értéke adott hőmérsékleten a vizsgált kémiai rendszer jellemző fizikai-kémiai adata. A fenti törvényszerűséget 1864-ben ismerte fel Cato Guldberg és Peter Waage, mint a tömeghatás törvényét.

Az egyensúlyi állandót valójában nem koncentrációkkal (gázoknál esetleg parciális nyomással), hanem aktivitásokkal kell felírni. Az aktivitás az atomok, molekulák és ionok effektív koncentrációja. A tiszta folyékony és tiszta szilárd anyagok definíciószerűen egységnyi aktivitásúak. Oldatokban az aktivitás a koncentráció és az aktivitási koefficiens szorzatával egyenlő. Ez utóbbi értéke híg oldatokban általában 1, ezért itt használhatjuk a koncentrációt az aktivitás helyett. Gázoknál (nem túl nagy nyomáson és hőrmér sékleten) az aktivitás közelítőleg azonos a nyomással. Az egyszerűség érdekében a továbbiakban koncentrációt (nyomást) fogunk használni még akkor is, ha a közelítés már nem túl jó.

Ebben a fejezetben számos példát mutatunk be az egyensúlyi állandó felhasználására. Alkalmazzuk gázfázisban végbemenő reakcióra

2 H2(g) + O2(g)

2 H2O(g)

vagy vizes oldatokban lejátszódó disszociációra, sav esetében

CH3COOH(aq)

CH3COO– + H+

ill. rosszul oldódó só esetében:

Ag2S(s)

2 Ag++ S2–

Az egyensúlyi állandó értékei igen különbözőek lehetnek, és általában egység nélküli számként adják meg. Egysége ugyanis a különböző egyensúlyokra igen eltérő lenne, pl. az ecetsav disszociációjára mol/dm3, a víz képződésére elemeiből dm3/mol stb.

Tartalomjegyzék

ÁLTALÁNOS ÉS BIOSZERVETLEN KÉMIA
Impresszum
Az Olvasóhoz
chevron_rightÁltalános kémia
- chevron_rightKémiai alapfogalmak
- chevron_rightAz atomok elektronszerkezete és a periódusos rendszer
  - chevron_rightA kvantumelmélet alapjai
    - A fény hullámtermészete
    - Az elektronhullámok és a kvantummechanika
  - chevron_rightSzínképek
    - Emissziós és abszorpciós színképek
    - Atomszínképek
  - A hidrogénatom Bohr-féle modellje
  - chevron_rightA kvantummechanikai atommodell
    - Kvantumszámok
    - Atomorbitálok
  - chevron_rightTöbbelektronos atomok elektronszerkezete
    - Az elektronhéjak energiaszintje
    - Az elektronhéjak felépülésének törvényei
  - chevron_rightAz elemek periódusos rendszere
  - chevron_rightPeriodikus tulajdonságok
- chevron_rightA molekulák szerkezete
  - chevron_rightAz elsődleges kémiai kötés alaptípusai
    - A férnes kötés
    - Az ionkötés
    - chevron_rightA kovalens kötés
      - Kovalens kötéshossz és kötési energia
  - chevron_rightÁtmenet a kötéstípusok között
    - Elektronegativitás
  - chevron_rightA kovalens kötés elmélete
    - chevron_rightA vegyértékkötés-elmélet
    - chevron_rightA molekulaorbitál-elmélet
      - Kétatomos molekulák molekulaorbitáljai
      - Többszörös kötések, delokalizált molekulapályák
  - chevron_rightMásodlagos kémiai kötések
- chevron_rightHalmazállapotok
  - chevron_rightGázhalmazállapot
  - chevron_rightFolyékony és szilárd halmazállapot
- chevron_rightOldatok és kolloidok
- chevron_rightA víz és a vizes oldatok
- chevron_rightKémiai egyensúlyok
- chevron_rightKémiai termodinamika
- chevron_rightReakciókinetika
  - chevron_rightReakciósebesség és reakciómechanizmus
  - chevron_rightHőmérséklet és reakciósebesség
    - Ütközési elmélet
    - chevron_rightAz átmeneti állapot (aktivált komplex) elmélete
      - Kémiai reakciók energiaváltozása
  - chevron_rightTöbb elemi lépésből álló reakciók
  - chevron_rightKatalízis
    - Homogén katalízis
    - Heterogén katalízis
- chevron_rightElektrokémia
  - chevron_rightA redoxifolyamatok áttekintése
  - chevron_rightAz elektrokémia alapjai
- chevron_rightA redoxifolyamatok termodinamikája
  - A Nernst-egyenlet
  - Redoxifolyamatok az anyagcserében
- chevron_rightAz elektrokémia gyakorlati alkalmazásai
chevron_rightBioszervetlen kémia
- chevron_rightKomplex vegyületek
- Az élethez szükséges elemek áttekintése
- chevron_rightAz alkálifémek szerepe biológiai rendszerekben
- chevron_rightA magnézium és a kalcium biológiai jelentősége
  - chevron_rightA magnézium bioszervetlen kémiája
    - Magnéziumkomplexek
  - chevron_rightA kalcium élettani szerepe
- chevron_rightAz átmenetifémek komplexei
  - chevron_rightA vas biológiai jelentősége
    - chevron_rightA vas szerepe az oxigénkötésben és az oxigéntranszportban
    - chevron_rightVas–kén fehérjék biológiai funkciói
      - Citokrómok
      - Kataláz, peroxidáz, citokróm-P450
    - chevron_rightVasanyagcsere
  - chevron_rightA réz biológiai jelentősége
    - chevron_rightA réz biokémiai evolúciója. Fontosabb rézfehérjék
    - chevron_rightRézfehérjék az elektrontranszportban
    - chevron_rightA rézanyagcsere és zavarai
      - Wilson-kór
      - Menkes-kór
  - chevron_rightA cinkcsoport elemeinek biológiai jelentősége
    - chevron_rightA cink biológiai funkciói
      - Cinkenzimek szerkezete
      - „Cinkujj” fehérjék szerkezete
  - Metallotioneinek és funkciójuk
  - chevron_rightA molibdén és a mangán biológiai szerepe
    - Molibdénkomplexek
    - Mangánkomplexek
  - A vanádium, króm, kobalt és nikkel élettani hatása
  - A platinakomplexek daganatellenes hatása
- chevron_rightAz alumínium- és az óncsoport elemeinek biológiai szerepe
  - Az alumínium hatása az emberi szervezetre
  - Óncsoport: germánium, ón, ólom
- chevron_rightA szilíciumvegyületek biológiai szerepe
- chevron_rightA nitrogén és foszfor szerepe a biológiai rendszerekben
- chevron_rightAz oxigéncsoport elemeinek biológiai jelentősége
  - chevron_rightAz oxigén bioszervetlen kémiája
  - chevron_rightA szelén biológiai jelentősége
    - A szelénvegyületek élettani hatásai
- chevron_rightA halogének bioszervetlen kémiája
chevron_rightIrodalom a bioszervetlen kémia fejezeteihez
Rendszám- és atomtömeg-táblázat

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 705 1

Orvostudomány

A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.

Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero