Химическото равновесие описва „стационарното състояние“ на обратима реакция, където реагентите се превръщат в продукти и обратно със същата скорост.
Химиците характеризират това състояние с помощта на константа на равновесие, Кстри можете да използвате пълния израз за тази константа, за да определите равновесното налягане или за реагентите, или за продуктите. Процесът изисква малко алгебра, но накрая получавате просто уравнение, което можете да използвате, за да намерите равновесното налягане за вашата реакция.
Константата на равновесието
Процесът за намиране на равновесно налягане зависи силно от това как химиците описват равновесно състояние за реакция. За обща реакция на газова фаза:
Общата формула за равновесната константа е:
Ето, P_s се отнасят до парциалните налягания на газовете A, B, C и D (посочени с индекси). Можете лесно да запомните тази формула като „продукти над реагентите“, но тази проста форма е валидна само ако всеки от компонентите на реакцията има 1 като свой стехиометричен коефициент (_a
, б, ° С и д в горното уравнение). Не забравяйте, че тази формула е валидна само в равновесие.В някои случаи може да видите извикана константа на равновесие К° С, и уравнението за него, написано по отношение на моларни концентрации, и връзката между тези две е:
В тази формула ∆н е промяната в броя молове газ от реагентите към продуктите.
Пренареждане на уравнението
Ключът към решаването на това уравнение за намиране на равновесното налягане е въвеждането на количеството х, което съответства на промяната от първоначалното налягане до равновесното налягане. Представете си, че знаете налягането на реагентите, но не знаете какво ще бъде то в равновесие. В този случай можете просто да запишете всяко равновесно налягане като (начално налягане = х).
Тъй като продуктите в този случай започват с парциално налягане 0 (тъй като не присъстват), равновесното им налягане ще бъде равно на х. Ако знаете и самата константа на равновесието, можете да използвате тази информация, за да намерите частичните налягания, които не познавате.
Обадете се на първоначалното налягане Pi и имайте предвид, че и двата реагента трябва да бъдат под еднакво налягане. Също така, за да се опрости уравнението, това ще бъде написано с коефициентиа, б, ° С и д като равно на 1. Така че можете да напишете уравнението като:
Пренареждане на това уравнение за х ви позволява да намерите разликата между първоначалното налягане и равновесното налягане за вашите реактиви и стойността за продуктите също. След като вземе квадратния корен от двете страни, умножи по знаменателя на фракцията и пренареди малко повече, уравнението за х е:
Това се превръща в равновесна формула за парциално налягане, когато забележите, че равновесното налягане на вашите реактиви е Pi – х, а за вашите продукти е просто х.
Изчислете равновесното налягане
Работата чрез пример ще циментира подхода и ще ви помогне да се почувствате по-удобно при използването на уравнението. Помислете за реакцията, използвана за получаване на хлорометан:
С Кстр = 5,900. Реагентите имат първоначално налягане (в атмосфери, атм) от Pi = 0,75 атм. Вмъкнете тези стойности във формулата и преминете през изчисленията, за да намерите парциалните налягания:
Това е стойността за равновесното налягане на продуктите, а за реагентите всичко, което трябва да направите, е да извадите това от първоначалната стойност Pi за да намерите резултата. Тук 0,75 атм - 0,74 атм = 0,01 атм.