Innehåll
Vändbara reaktioner inträffar i båda riktningarna, men varje reversibel reaktion slår sig ner till en "jämviktsposition". Om du vill karakterisera jämvikten i en sådan reaktion beskriver jämviktskonstanten balansen mellan produkterna och reaktanterna. Beräkning av jämviktskonstanten kräver kunskap om koncentrationerna av produkterna och reaktanterna i reaktionen när det är i jämvikt. Värdet på konstanten beror också på temperaturen och om reaktionen är exoterm eller endoterm.
TL; DR (för lång; läste inte)
För den generiska reaktionen:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Här är de små bokstäverna antalet mol i vardera, de stora bokstäverna står för reaktionens kemiska komponenter, och bokstäverna inom parentes representerar materiens tillstånd. Du hittar jämviktskonstanten för koncentration med uttrycket:
Kc = g h ÷ enb
För exoterma reaktioner, ökar temperaturen på konstanten genom att öka temperaturen och för endoterma reaktioner ökar temperaturen på konstanten.
Beräkna jämviktskonstanten
Formeln för jämviktskonstanten hänvisar till en generisk "homogen" reaktion (där materialtillståndet för produkterna och reaktanterna är desamma), vilket är:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
När de små bokstäverna representerar antalet mol för varje komponent i reaktionen, och de stora bokstäverna står för de kemikalier som är involverade i reaktionen och bokstaven (g) inom parentes representerar ämnets tillstånd (gas, i detta fall ).
Följande uttryck definierar jämviktskonstanten för koncentration (Kc):
Kc = g h ÷ enb
Här är de fyrkantiga konsolerna för koncentrationerna (i mol per liter) för var och en av komponenterna i reaktionen, vid jämvikt. Observera att molerna för varje komponent i den ursprungliga reaktionen nu är exponenter i uttrycket. Om reaktionen gynnar produkterna blir resultatet större än 1. Om det gynnar reaktanterna blir det mindre än 1.
För inhomogena reaktioner är beräkningarna desamma, förutom fast material, rena vätskor och lösningsmedel räknas helt enkelt som 1 i beräkningarna.
Jämviktskonstanten för tryck (Kp) är verkligen lika, men det används för reaktioner som involverar gaser. Istället för koncentrationerna använder det deltryck för varje komponent:
Kp = pGg pHh ÷ sENen pBb
Här, (sidG) är trycket på komponent (G) och så vidare, och små bokstäver representerar antalet mol i ekvationen för reaktionen.
Du utför dessa beräkningar på ett ganska liknande sätt, men det beror på hur mycket du vet om mängderna eller trycket på produkterna och reaktanterna i jämvikt. Du kan bestämma konstanten med hjälp av kända initiala mängder och en jämviktsmängd med lite algebra, men i allmänhet är det mer enkelt med kända jämviktskoncentrationer eller tryck.
Hur temperaturen påverkar jämviktskonstanten
Att ändra trycket eller koncentrationerna av de saker som finns i blandningen förändrar inte jämviktskonstanten, även om båda dessa kan påverka jämviktsläget. Dessa förändringar tenderar att ångra effekten av den ändring du gjort.
Temperaturen å andra sidan ändrar jämviktskonstanten. För en exoterm reaktion (de som släpper värme) minskar värdet på jämviktskonstanten genom att öka temperaturen. För endoterma reaktioner, som absorberar värme, ökar temperaturen värdet på jämviktskonstanten. Det specifika förhållandet beskrivs i van't Hoff-ekvationen:
ln (K2 ÷ K1) = (−∆H0 ÷ R) × (1 / T2 - 1 / T1)
Var (∆H0) är förändringen i entalpin av reaktionen, (R) är den universella gaskonstanten, (T1) och t2) är start- och sluttemperaturerna, och (K1) och (K2) är konstantens start- och slutvärden.