Simulator Kesetimbangan Kimia (Le Chatelier)
Persamaan dalam simulasi ini
| ΔH° | entalpi reaksi | negatif: pembentukan amonia melepas panas, jadi menaikkan suhu mendorong kesetimbangan kembali ke N₂ dan H₂ | |
|---|---|---|---|
| n | mol tiap gas | digambar dua puluh molekul per mol |
| p | tekanan parsial tiap gas, bar | p = n R T ÷ V | |
|---|---|---|---|
| Q | kuosien reaksi: perbandingan yang sama untuk campuran saat ini | di bawah K reaksi berjalan maju, di atas K berjalan mundur, sampai Q = K | |
| K_p | konstanta kesetimbangan | hanya ditentukan oleh suhu, tidak oleh jumlah zat atau volume |
Dengan nilai saat ini:
| ΔS° | entropi reaksi | −198 J/(mol·K): empat molekul gas menjadi dua | |
|---|---|---|---|
| ΔG° | energi Gibbs standar reaksi | negatif di bawah sekitar 465 K, saat amonia lebih disukai |
Dengan nilai saat ini:
| p_total | tekanan total | memampatkan bejana menaikkannya, dan reaksi menanggapinya dengan membuat lebih sedikit molekul: 4 menjadi 2 |
|---|
Dengan nilai saat ini:
Cara memakai simulator kesetimbangan kimia
- Bejana mulai dengan satu mol nitrogen (pasangan biru) dan tiga mol hidrogen (pasangan putih). Keduanya bereaksi menjadi amonia (satu biru dan tiga putih) sampai campuran mencapai kesetimbangan, saat amonia terbentuk secepat ia terurai dan Q sama dengan K.
- Ganggu kesetimbangan dan lihat ia bergeser kembali seperti kata asas Le Chatelier. Mampatkan bejana dan tekanan naik, jadi reaksi membuat lebih banyak amonia, mengubah empat molekul menjadi dua. Panaskan dan, karena pembentukan amonia melepas panas, kesetimbangan bergeser kembali ke nitrogen dan hidrogen. Tambahkan gas, atau buang amonia, dan campuran bergerak untuk memakainya atau menggantinya.
- Matikan katalis dan dinginkan bejana untuk melihat separuh cerita lainnya: pada suhu rendah kesetimbangan menyukai amonia, tetapi reaksinya begitu lambat sehingga hampir tidak bergerak. Grafik menunjukkan bagian amonia saat setimbang terhadap suhu untuk volume yang dipilih.
Pertanyaan umum
Apa itu kesetimbangan kimia?
Keadaan tempat reaksi bolak-balik menetap, saat reaksi maju dan balik berjalan sama cepat, sehingga jumlah zat berhenti berubah meski molekul terus bereaksi ke dua arah. Untuk N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ keadaan ini tercapai bila kuosien reaksi Q = p(NH₃)² ÷ (p(N₂) p(H₂)³) sama dengan konstanta kesetimbangan K.
Apa itu asas Le Chatelier?
Bila kesetimbangan diganggu, ia bergeser ke arah yang sebagian meniadakan gangguan itu. Menambah pereaksi menggesernya maju untuk memakai sebagian; membuang hasil menggesernya maju untuk menggantinya sebagian; menaikkan tekanan menguntungkan sisi dengan molekul gas lebih sedikit; menaikkan suhu menguntungkan arah yang menyerap panas.
Mengapa proses Haber berjalan panas bila panas menurunkan hasil?
Karena pada suhu yang hasilnya tinggi, reaksinya terlalu lambat, bahkan dengan katalis. Industri berkompromi: sekitar 450 °C, katalis besi dan tekanan 150 sampai 300 bar untuk merebut kembali hasil, dengan amonia diembunkan dan gas yang tidak bereaksi didaur ulang. Langkah terakhir itu adalah tombol Buang NH₃.
Apakah katalis mengubah kesetimbangan?
Tidak. Katalis mempercepat reaksi maju dan balik dengan faktor yang sama, jadi campuran mencapai kesetimbangan lebih cepat tetapi dengan komposisi yang persis sama. Hanya suhu yang mengubah K; tekanan dan jumlah zat mengubah Q, lalu campuran bergerak sampai Q kembali sama dengan K.
Katanya WebGL dimatikan.
Tampilan 3D memerlukan WebGL, yang dimiliki semua browser terkini. WebGL bisa nonaktif jika akselerasi perangkat keras dimatikan di pengaturan browser, atau karena driver grafis yang sangat lama. Nyalakan akselerasi perangkat keras, atau coba browser lain.
Apakah ada yang diunggah?
Tidak. Simulasi digambar oleh browser Anda sendiri dengan WebGL; tidak ada yang dikirim ke mana pun, dan simulasi tetap berjalan offline setelah halaman dimuat.