Hvordan bestemmes ligevægten konstant for en reaktion?

Reversible reaktioner forekommer i begge retninger, men hver reversibel reaktion går ned til en "ligevægt" position. Hvis du vil karakterisere ligevægten af ​​en sådan reaktion, beskriver ligevægtskonstanten balancen mellem produkterne og reaktanterne. Beregning af ligevægtskonstanten kræver viden om koncentrationerne af produkterne og reaktanterne i reaktionen, når den er i ligevægt. Værdien af ​​konstanten afhænger også af temperaturen, og om reaktionen er eksoterm eller endoterm.

TL; DR (for lang, ikke læst)

For den generiske reaktion:

aA (g) + bB (g) ⇌gG (g) + hH (g)

Her er små bogstaver antallet af mol, hvor store bogstaver står for reaktionens kemiske komponenter, og bogstaverne i parentes repræsenterer tilstanden af ​​materien. Du finder ligevægtskonstanten for koncentration med udtrykket:

K _{c = [G] ^{g [H] h ÷ [A] a [B] b}}

For eksoterme reaktioner reducerer temperaturforøgelsen værdien af ​​konstanten, og for endoterme reaktioner øges temperaturen ved konstant stigning.

Beregning af ligevægts konstant
Formlen for ligevægtskonstanten henviser til en generisk "homogen" reaktion (hvor tilstandsstofferne for produkterne og reaktanterne er de samme), som er:

aA (g) + bB ( g) ⇌ gG (g) + hH (g)

Hvor små bogstaver repræsenterer antallet af mol af hver komponent i reaktionen, og store bogstaver står ind for de kemikalier, der er involveret i reaktionen, og brevet (g) i parentes repræsenterer tilstanden af ​​materie (gas i dette tilfælde).

Følgende udtryk definerer koncentrationens ligevægtskonstant (K _c):

K _{c = [G] ^{g [H] h ÷ [ ,null,null,3],A] a b}}

Her er firkantede parenteser for koncentrationerne (i mol pr. Liter) for hver af reaktionskomponenterne ved ligevægt. Bemærk at molene af hver komponent i den oprindelige reaktion er nu eksponenter i udtrykket. Hvis reaktionen favoriserer produkterne, bliver resultatet større end 1. Hvis det favoriserer reaktanterne, vil det være mindre end 1.

For inhomogene reaktioner er beregningerne de samme, undtagen faste stoffer, rene væsker og opløsningsmidler beregnes alle blot som 1 i beregningerne.

Trykvægts konstantkonstant (K _{p) er rigtig ens, men det bruges til reaktioner, der involverer gasser. I stedet for koncentrationerne bruger den delvis tryk på hver komponent:}

K _{p = p G ^{gp H h ÷ p A p B b}}

Her er (p _{G) trykket af komponent (G) og så videre, og små bogstaver repræsenterer antallet af mol i ligningen til reaktionen.}

Du udfører disse beregninger på en ganske lignende måde, men det afhænger af, hvor meget du ved om mængder eller tryk på produkterne og reaktanterne ved ligevægt. Du kan bestemme konstanten ved hjælp af kendte indledende mængder og en ligevægtsmængde med en smule algebra, men generelt er det mere ligetil med kendte ligevægtskoncentrationer eller tryk.

Hvordan temperatur påvirker ligevægts konstant

Ændring trykket eller koncentrationerne af de ting, der er til stede i blandingen, ændrer ikke ligevægtskonstanten, selv om begge disse kan påvirke ligevægtspositionen. Disse ændringer har tendens til at fortryde virkningen af ​​den ændring, du har foretaget.

Temperaturen ændrer på den anden side ligevægtekonstanten. For en eksoterm reaktion (dem der frigiver varme) reducerer temperaturforøgelsen værdien af ​​ligevægtskonstanten. Til endotherme reaktioner, som absorberer varme, øges temperaturen for ligevægten konstant. Det specifikke forhold er beskrevet i van't Hoff ligningen:

ln (K _{2 ÷ K 1) = (-ΔH ^{0 ÷ R) × 1 /T 2 - 1 /T 1)}}

Hvor (ΔH ^{0) er ændringen i entalpien af ​​reaktionen, (R) er den universelle gas konstant, (T _{1) og (T 2) er start- og endelige temperaturer, og (K 1) og (K 2) er start- og slutværdierne af konstanten.}}