Как се определя константата на равновесие на реакцията?

Обратимите реакции протичат и в двете посоки, но всяка обратима реакция се установява в позиция „равновесие“. Ако искате да характеризирате равновесието на такава реакция, равновесната константа описва баланса между продуктите и реагентите. Изчисляването на равновесната константа изисква познаване на концентрациите на продуктите и реагентите в реакцията, когато тя е в равновесие. Стойността на константата също зависи от температурата и от това дали реакцията е екзотермична или ендотермична.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

За общата реакция:

aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)

Тук малките букви са броят на моловете на всеки, големите букви представляват химичните компоненти на реакцията, а буквите в скоби представляват състоянието на материята. Намирате константата на равновесие на концентрацията с израза:

К_{° С} = [G]^ж [H]^з ÷ [A]^а[B]^б

За екзотермични реакции повишаването на температурата намалява стойността на константата, а за ендотермичните реакции увеличаването на температурата увеличава стойността на константата.

Формулата за равновесната константа се позовава на обща „хомогенна“ реакция (където състоянията на веществото за продуктите и реагентите са еднакви), което е:

aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)

Когато малките букви представляват номерата на моловете на всеки компонент в реакцията, а големите букви заменете химикалите, участващи в реакцията, а буквата (g) в скоби представлява състоянието на веществото (газ, в това дело).

Следващият израз определя константата на равновесие на концентрацията (K_{° С}):

К_{° С} = [G]^ж [H]^з ÷ [A]^а[B]^б

Тук квадратните скоби са за концентрациите (в молове на литър) за всеки от компонентите на реакцията, в равновесие. Имайте предвид, че моловете на всеки компонент в оригиналната реакция вече са експоненти в израза. Ако реакцията благоприятства продуктите, резултатът ще бъде по-голям от 1. Ако благоприятства реагентите, ще бъде по-малко от 1.

За нехомогенните реакции изчисленията са едни и същи, с изключение на твърди вещества, чисти течности и разтворители просто се броят като 1 в изчисленията.

Константата на равновесие на налягането (K_стр) е наистина подобен, но се използва за реакции, включващи газове. Вместо концентрациите, той използва частично налягане на всеки компонент:

К_стр = p_G^ж стр_Н^з ÷ p_A^а стр_Б.^б

Тук, (стр_G) е налягането на компонент (G) и т.н., а малките букви представляват броя на моловете в уравнението за реакцията.

Извършвате тези изчисления по доста подобен начин, но това зависи от това колко знаете за количествата или налягането на продуктите и реагентите в равновесие. Можете да определите константата, като използвате известни първоначални количества и едно равновесно количество с малко алгебра, но като цяло е по-лесно с известни равновесни концентрации или налягания.

Промяната на налягането или концентрациите на нещата, присъстващи в сместа, не променя константата на равновесие, въпреки че и двете могат да повлияят на положението на равновесие. Тези промени обикновено отменят ефекта от направената от вас промяна.

От друга страна, температурата променя равновесната константа. За екзотермична реакция (такива, които отделят топлина), повишаването на температурата намалява стойността на константата на равновесие. За ендотермични реакции, които абсорбират топлина, повишаването на температурата увеличава стойността на константата на равновесие. Конкретната връзка е описана в уравнението на va't Hoff:

ln (K₂÷ К₁) = (−∆H⁰÷ R) × (1 / T₂ - 1 / T₁)

Къде (∆H⁰) е промяната в енталпията на реакцията, (R) е универсалната газова константа, (T₁) и (T₂) са началната и крайната температура и (K₁) и (K₂) са началната и крайната стойност на константата.