Hvordan påvirker temperaturen Keq for en reaktion?

Effekten af ​​temperatur på Keq af en reaktion kan forstås ved hjælp af termodynamikkens principper og begrebet Gibbs frie energi. Keq for en reaktion er ligevægtskonstanten, som er forholdet mellem koncentrationerne af produkter og reaktanter ved ligevægt. Det er et mål for, i hvilket omfang en reaktion forløber i fremadgående retning.

Gibbs fri energi (G) af en reaktion er et termodynamisk potentiale, der måler den maksimale mængde arbejde, der kan opnås fra et system ved konstant temperatur og tryk. Ændringen i Gibbs fri energi (ΔG) for en reaktion er givet ved ligningen:

ΔG =ΔH - TΔS

hvor ΔH er ændringen i entalpi, T er temperaturen i Kelvin, og ΔS er ændringen i entropi.

Keq for en reaktion er relateret til Gibbs frie energiændring ved ligningen:

Keq =e^(-ΔG/RT)

hvor R er den ideelle gaskonstant.

Fra ovenstående ligning kan det ses, at Keq for en reaktion stiger, når temperaturen stiger, hvis reaktionen er eksoterm (ΔH er negativ) og falder, når temperaturen stiger, hvis reaktionen er endoterm (ΔH er positiv). Dette skyldes, at en eksoterm reaktion frigiver varme til omgivelserne, hvilket øger systemets entropi og gør reaktionen mere gunstig. Omvendt absorberer en endoterm reaktion varme fra omgivelserne, hvilket mindsker systemets entropi og gør reaktionen mindre gunstig.

Sammenfattende påvirker temperaturen Keq af en reaktion ved at ændre Gibbs fri energiændring af reaktionen. For en eksoterm reaktion stiger Keq med stigende temperatur, mens for en endoterm reaktion falder Keq med stigende temperatur.