Innhold
- TL; DR (for lang; ikke lest)
- Beregning av likevektskonstanten
- Hvordan temperatur påvirker likevektskonstanten
Reversible reaksjoner forekommer i begge retninger, men hver reversibel reaksjon legger seg til en "likevekts" -posisjon. Hvis du vil karakterisere likevekten av en slik reaksjon, beskriver likevektskonstanten balansen mellom produktene og reaktantene. Beregning av likevektskonstanten krever kunnskap om konsentrasjonene av produktene og reaktantene i reaksjonen når det er i likevekt. Verdien på konstanten avhenger også av temperaturen og om reaksjonen er eksoterm eller endoterm.
TL; DR (for lang; ikke lest)
For den generiske reaksjonen:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Her er små bokstaver antall mol av hver, store bokstaver står i for de kjemiske komponentene i reaksjonen, og bokstavene i parentes representerer sakens tilstand. Du finner likevektskonstanten i konsentrasjonen med uttrykket:
Kc = g h ÷ enb
Ved eksotermiske reaksjoner reduserer temperaturen konstanten ved å øke temperaturen, og for endotermiske reaksjoner øker temperaturen ved konstant økning.
Beregning av likevektskonstanten
Formelen for likevektskonstanten viser til en generisk "homogen" reaksjon (hvor stofftilstandene for produktene og reaktantene er de samme), som er:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Der små bokstaver representerer antall mol av hver komponent i reaksjonen, og store bokstaver står inne for kjemikaliene som er involvert i reaksjonen, og bokstaven (g) i parentes representerer stoffets tilstand (gass, i dette tilfellet ).
Følgende uttrykk definerer likevektskonstanten for konsentrasjon (Kc):
Kc = g h ÷ enb
Her er de firkantede parentesene for konsentrasjonene (i mol per liter) for hver av komponentene i reaksjonen, ved likevekt. Legg merke til at molene av hver komponent i den opprinnelige reaksjonen nå er eksponenter i uttrykket. Hvis reaksjonen favoriserer produktene, vil resultatet være større enn 1. Hvis det favoriserer reaktantene, vil det være mindre enn 1.
For inhomogene reaksjoner er beregningene de samme, bortsett fra faste stoffer, rene væsker og løsningsmidler er alle ganske enkelt talt som 1 i beregningene.
Likevektskonstanten for trykk (Kp) er veldig likt, men det brukes til reaksjoner som involverer gasser. I stedet for konsentrasjonene bruker den delvise trykk av hver komponent:
Kp = pGg pHh ÷ sENen pBb
Her, (sG) er trykket til komponent (G) og så videre, og små bokstaver representerer antall mol i ligningen for reaksjonen.
Du utfører disse beregningene på ganske lik måte, men det kommer an på hvor mye du vet om mengden eller trykket på produktene og reaktantene i likevekt. Du kan bestemme konstanten ved å bruke kjente begynnelsesmengder og en likevektsmengde med litt algebra, men generelt er det mer greit med kjente likevektskonsentrasjoner eller trykk.
Hvordan temperatur påvirker likevektskonstanten
Endring av trykket eller konsentrasjonene av tingene som er tilstede i blandingen, endrer ikke likevektskonstanten, selv om begge disse kan påvirke likevektsstillingen. Disse endringene har en tendens til å angre effekten av endringen du har gjort.
Temperatur, derimot, endrer likevektskonstanten. For en eksoterm reaksjon (de som frigjør varme) reduserer temperaturen verdien av likevektskonstanten ved å øke temperaturen. Ved endotermiske reaksjoner, som absorberer varme, øker temperaturen verdien av likevektskonstanten. Det spesifikke forholdet er beskrevet i van't Hoff-ligningen:
ln (K2 ÷ K1) = (−∆H0 ÷ R) × (1 / T2 - 1 / T1)
Hvor (∆H0) er endringen i entalpien av reaksjonen, (R) er den universelle gasskonstanten, (T1) og T2) er start- og sluttemperaturene, og (K1) og (K2) er start- og sluttverdiene for konstanten.