Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας
- Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία τη σταθερά ισορροπίας
Οι αναστρέψιμες αντιδράσεις συμβαίνουν και στις δύο κατευθύνσεις, αλλά κάθε αντιστρεπτή αντίδραση καταλήγει σε θέση "ισορροπίας". Εάν θέλετε να χαρακτηρίσετε την ισορροπία μιας τέτοιας αντίδρασης, η σταθερά ισορροπίας περιγράφει την ισορροπία μεταξύ των προϊόντων και των αντιδραστηρίων. Ο υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας απαιτεί γνώση των συγκεντρώσεων των προϊόντων και των αντιδραστηρίων στην αντίδραση όταν βρίσκεται σε ισορροπία. Η τιμή της σταθεράς εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία και αν η αντίδραση είναι εξωθερμική ή ενδοθερμική.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Για τη γενική αντίδραση:
αΑ (g) + bB (g) gG (g) + hH (g)
Εδώ, τα μικρά γράμματα είναι ο αριθμός των γραμμομορίων του καθενός, τα κεφαλαία γράμματα παραμένουν για τα χημικά συστατικά της αντίδρασης και τα γράμματα σε παρένθεση αντιπροσωπεύουν την κατάσταση της ύλης. Βρίσκετε τη σταθερά ισορροπίας συγκέντρωσης με την έκφραση:
κντο = σολ h ÷ ένασι
Για τις εξώθερμες αντιδράσεις, η αύξηση της θερμοκρασίας μειώνει την τιμή της σταθεράς και για τις ενδοθερμικές αντιδράσεις, η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει την τιμή της σταθεράς.
Υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας
Ο τύπος για τη σταθερά ισορροπίας κάνει αναφορές σε μια γενική "ομοιογενή" αντίδραση (όπου οι καταστάσεις ύλης για τα προϊόντα και τα αντιδρώντα είναι τα ίδια), η οποία είναι:
αΑ (g) + bB (g) gG (g) + hH (g)
Όταν τα μικρά γράμματα αντιπροσωπεύουν τους αριθμούς των γραμμομορίων κάθε συστατικού στην αντίδραση και τα κεφαλαία γράμματα παραμένουν για τα χημικά που εμπλέκονται στην αντίδραση και το γράμμα (g) σε παρένθεση αντιπροσωπεύει την κατάσταση της ύλης (αέριο, στην περίπτωση αυτή ).
Η ακόλουθη έκφραση ορίζει τη σταθερά ισορροπίας συγκέντρωσης (Κντο):
κντο = σολ h ÷ ένασι
Εδώ, οι αγκύλες είναι για τις συγκεντρώσεις (σε γραμμομόρια ανά λίτρο) για κάθε ένα από τα συστατικά της αντίδρασης, σε ισορροπία. Σημειώστε ότι οι μύες κάθε συστατικού στην αρχική αντίδραση είναι τώρα εκθέτες στην έκφραση. Εάν η αντίδραση ευνοεί τα προϊόντα, τότε το αποτέλεσμα θα είναι μεγαλύτερο από 1. Εάν ευνοεί τα αντιδραστήρια, θα είναι μικρότερο από 1.
Για τις ανομοιογενείς αντιδράσεις, οι υπολογισμοί είναι ίδιοι, εκτός από τα στερεά, τα καθαρά υγρά και οι διαλύτες υπολογίζονται απλώς ως 1 στους υπολογισμούς.
Η σταθερά ισορροπίας πίεσης (ΚΠ) είναι παρόμοια, αλλά χρησιμοποιείται για αντιδράσεις που αφορούν αέρια. Αντί των συγκεντρώσεων, χρησιμοποιεί μερικές πιέσεις κάθε συστατικού:
κΠ = pσολσολ ΠHh ÷ pΕΝΑένα Πσισι
Εδώ, (σελσολ) είναι η πίεση του συστατικού (G) και ούτω καθεξής, και τα μικρά γράμματα αντιπροσωπεύουν τον αριθμό των γραμμομορίων στην εξίσωση για την αντίδραση.
Εκτελείτε αυτούς τους υπολογισμούς με έναν παρόμοιο τρόπο, αλλά εξαρτάται από το πόσα γνωρίζετε για τις ποσότητες ή τις πιέσεις των προϊόντων και των αντιδραστηρίων σε ισορροπία. Μπορείτε να καθορίσετε τη σταθερά χρησιμοποιώντας γνωστές αρχικές ποσότητες και μία ποσότητα ισορροπίας με ένα κομμάτι άλγεβρας, αλλά γενικά είναι πιο απλή με γνωστές συγκεντρώσεις ή πιέσεις ισορροπίας.
Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία τη σταθερά ισορροπίας
Η αλλαγή της πίεσης ή των συγκεντρώσεων των πραγμάτων που υπάρχουν στο μείγμα δεν αλλάζει τη σταθερά ισορροπίας, αν και τα δύο αυτά μπορεί να επηρεάσουν τη θέση ισορροπίας. Αυτές οι αλλαγές τείνουν να αναιρέσουν την επίδραση της αλλαγής που κάνατε.
Η θερμοκρασία, από την άλλη πλευρά, αλλάζει τη σταθερά ισορροπίας. Για μια εξώθερμη αντίδραση (εκείνες που απελευθερώνουν θερμότητα), η αύξηση της θερμοκρασίας μειώνει την τιμή της σταθεράς ισορροπίας. Για τις ενδόθερμες αντιδράσεις, οι οποίες απορροφούν τη θερμότητα, η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει την τιμή της σταθεράς ισορροπίας. Η συγκεκριμένη σχέση περιγράφεται στην εξίσωση van't Hoff:
ln (Κ2 ÷ κ1) = (-ΔΗ0 ÷ R) × (1 / Τ2 - 1 / Τ1)
Όπου (ΔH0) είναι η αλλαγή στην ενθαλπία της αντίδρασης, (R) είναι η γενική σταθερά αερίου, (Τ1) και (Τ2) είναι η αρχική και τελική θερμοκρασία και (Κ1) και (Κ2) είναι οι αρχικές και οι τελικές τιμές της σταθεράς.