Beregning af reaktionskvotienten (Q):En praktisk vejledning

Af Lee Johnson, Opdateret 30. august 2022

Hvad er reaktionskvotienten?

Reaktionskvotienten, symboliseret som Q , er et kvantitativt mål for de relative koncentrationer af reaktanter og produkter i en reversibel reaktion på ethvert tidspunkt. Den beregnes ved hjælp af den samme støkiometriske ramme som ligevægtskonstanten, men i modsætning til K , det gælder for systemer, der endnu ikke er i ligevægt.

Hvordan Q adskiller sig fra ligevægtskonstanten (K)

Begge Q og K deler en fælles matematisk form:

Q = {[C]^c [D]^d} / {[A]^a [B]^b}

Men K er kun gyldig, når fremadgående og omvendte reaktionshastigheder er ens - dvs. systemet er i ligevægt. Når en reaktion når ligevægt, Q er automatisk lig med K , men før det tidspunkt, Q kan være en hvilken som helst værdi, der guider os i den retning, reaktionen vil bevæge sig.

Udregning af Q:Formlen

For en generel reaktion:

aA + bB <=> cC + dD

Reaktionskvotienten beregnes som:

Q = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)

Nøglepunkter at huske:

• Kantete parenteser angiver aktiviteterne af hver art.
• For rene faste stoffer eller væsker er aktiviteten 1, så de kan udelades fra udtrykket.
• Brug molfraktioner til opløsningsmidler, partialtryk (eller molaritet) for gasser og molaritet for opløste stoffer.

Eksempel på beregning

Overvej gasfasereaktionen:

CO(g) + H₂O(g) <=> CO₂(g) + H₂(g)

Givet:

• [CO] =1M
• [H2O] =1M
• [CO₂] =2M
• [H₂] =2M
• K =1

Da alle støkiometriske koefficienter er 1, forenkles ligningen til:

Q = ([CO₂][H₂]) / ([CO][H₂O])

Erstatning af værdierne:

Q = (2 × 2) / (1 × 1) = 4

Fordi Q (4)> K (1), har systemet flere produkter, end der ville eksistere ved ligevægt, hvilket indikerer et skift mod reaktanterne.

Fortolkning af Q

• Q> K :Overskydende produkter – reaktionen vil fortsætte i den modsatte retning for at forbruge produkter og danne reaktanter.
• Q =K :Ligevægt opnås – der sker ingen nettoændring, medmindre en ekstern forstyrrelse (temperatur, tryk, koncentration) påføres.
• Q :Overskydende reaktanter – reaktionen vil skifte fremad for at producere flere produkter.