تحدث التفاعلات العكسية في كلا الاتجاهين ، ولكن كل رد فعل قابل للعكس يستقر في وضع "التوازن". إذا كنت تريد وصف توازن مثل هذا التفاعل ، فإن ثابت التوازن يصف التوازن بين المنتجات والمواد المتفاعلة. يتطلب حساب ثابت التوازن معرفة تركيزات المنتجات والمواد المتفاعلة في التفاعل عندما يكون في حالة توازن. تعتمد قيمة الثابت أيضًا على درجة الحرارة وما إذا كان التفاعل طاردًا للحرارة أو ماصًا للحرارة.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
للتفاعل العام:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
هنا ، تمثل الأحرف الصغيرة عدد مولات كل منها ، وترمز الأحرف الكبيرة إلى المكونات الكيميائية للتفاعل ، وتمثل الأحرف الموجودة بين قوسين حالة المادة. تجد ثابت التوازن للتركيز مع التعبير:
كج = [G]ز [ح]ح ÷ [أ]أ[ب]ب
بالنسبة للتفاعلات الطاردة للحرارة ، تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى تقليل قيمة الثابت ، وبالنسبة للتفاعلات الماصة للحرارة ، تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة قيمة الثابت.
حساب ثابت التوازن
تشير صيغة ثابت التوازن إلى تفاعل "متجانس" عام (حيث تكون حالات المادة للمنتجات والمتفاعلات هي نفسها) ، وهو:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
حيث تمثل الأحرف الصغيرة عدد مولات كل مكون في التفاعل ، والأحرف الكبيرة الوقوف على المواد الكيميائية المشاركة في التفاعل والحرف (ز) بين قوسين يمثل حالة المادة (الغاز ، في هذا قضية).
يحدد التعبير التالي ثابت التوازن للتركيز (Kج):
كج = [G]ز [ح]ح ÷ [أ]أ[ب]ب
هنا ، الأقواس المربعة للتركيزات (بالمولات لكل لتر) لكل من مكونات التفاعل ، عند التوازن. لاحظ أن مولات كل مكون في التفاعل الأصلي هي الآن أس في التعبير. إذا كان التفاعل يفضل المنتجات ، فستكون النتيجة أكبر من 1. إذا كان يفضل المواد المتفاعلة ، فسيكون أقل من 1.
بالنسبة للتفاعلات غير المتجانسة ، فإن الحسابات هي نفسها ، باستثناء المواد الصلبة والسوائل النقية والمذيبات يتم حسابها ببساطة على أنها 1 في الحسابات.
ثابت توازن الضغط (Kص) مشابه حقًا ، لكنه يُستخدم للتفاعلات التي تتضمن الغازات. بدلاً من التركيزات ، فإنه يستخدم ضغوطًا جزئية لكل مكون:
كص = صجيز صحح ÷ صأأ صبب
هنا (صجي) هو ضغط المكون (G) وما إلى ذلك ، وتمثل الأحرف الصغيرة عدد المولات في معادلة التفاعل.
تقوم بإجراء هذه الحسابات بطريقة مماثلة تمامًا ، ولكنها تعتمد على مقدار ما تعرفه عن كميات أو ضغوط المنتجات والمواد المتفاعلة عند التوازن. يمكنك تحديد الثابت باستخدام كميات أولية معروفة ومقدار توازن واحد مع قليل من الجبر ، ولكن بشكل عام يكون أكثر وضوحًا مع تركيزات أو ضغوط التوازن المعروفة.
كيف تؤثر درجة الحرارة على ثابت التوازن
لا يؤدي تغيير الضغط أو تركيزات الأشياء الموجودة في الخليط إلى تغيير ثابت التوازن ، على الرغم من أن كلاهما قد يؤثر على موضع التوازن. تميل هذه التغييرات إلى التراجع عن تأثير التغيير الذي أجريته.
من ناحية أخرى ، تغير درجة الحرارة ثابت التوازن. بالنسبة للتفاعلات الطاردة للحرارة (تلك التي تطلق الحرارة) ، فإن زيادة درجة الحرارة تقلل من قيمة ثابت التوازن. بالنسبة للتفاعلات الماصة للحرارة ، التي تمتص الحرارة ، فإن زيادة درجة الحرارة تزيد من قيمة ثابت التوازن. العلاقة المحددة موصوفة في معادلة فان ليس هوف:
ln (K.2÷ ك1) = (−∆H0÷ ص) × (1 / ت2 - 1 / ت1)
أين (∆H0) هو التغير في المحتوى الحراري للتفاعل ، (R) هو ثابت الغاز العام ، (T1) و ت2) هي درجات حرارة البداية والنهاية ، و (K.1) و (K.2) هي قيم البداية والنهاية للثابت.