Chemická rovnováha popisuje „ustálený stav“ reverzibilní reakce, kdy se reaktanty mění ve produkty a stejnou rychlostí.
Chemici charakterizují tento stav pomocí rovnovážná konstanta, K.pa pro tuto konstantu můžete použít plný výraz k určení rovnovážného tlaku pro reaktanty nebo produkty. Tento proces vyžaduje trochu algebry, ale na konci dostanete přímou rovnici, kterou můžete použít k nalezení rovnovážného tlaku pro vaši reakci.
Rovnovážná konstanta
Proces nalezení rovnovážného tlaku silně závisí na tom, jak chemici popisují rovnovážný stav pro reakci. Pro obecnou reakci v plynné fázi:
Obecný vzorec pro rovnovážnou konstantu je:
Tady je P_s se vztahují k parciálním tlakům plynů A, B, C a D (označeny indexem). Tento vzorec si snadno zapamatujete jako „produkty nad reaktanty“, ale tato jednoduchá forma je platná, pouze pokud má každá ze složek reakce stechiometrický koeficient 1 (_a, b, C a d ve výše uvedené rovnici). Nezapomeňte, že tento vzorec je platný pouze v rovnováze.
V některých případech můžete vidět volanou rovnovážnou konstantu
K.C, a rovnice pro něj napsaná z hlediska molárních koncentrací a vztah mezi těmito dvěma je:V tomto vzorci ∆n je změna v počtu molů plynu z reaktantů na produkty.
Přeskupení rovnice
Klíčem k řešení této rovnice k nalezení rovnovážného tlaku je zavedení veličiny X, což odpovídá změně z počátečních tlaků na rovnovážný tlak. Představte si, že znáte tlak reaktantů, ale nevíte, jaký bude v rovnováze. V takovém případě můžete jednoduše napsat každý rovnovážný tlak jako (počáteční tlak = X).
Protože produkty v tomto případě začínají s parciálním tlakem 0 (protože nejsou přítomny), jejich rovnovážný tlak se bude rovnat X. Pokud znáte také samotnou rovnovážnou konstantu, můžete pomocí této informace zjistit dílčí tlaky, které neznáte.
Zavolejte počáteční tlak Pi a všimněte si, že oba reaktanty musí být pod stejným tlakem. Pro zjednodušení rovnice bude také psáno s koeficientyA, b, C a d jako rovno 1. Rovnici tedy můžete napsat jako:
Přeskupení této rovnice pro X vám umožní najít rozdíl mezi počátečním tlakem a rovnovážným tlakem pro vaše reaktanty a také hodnotou pro produkty. Poté, co vezmeme druhou odmocninu obou stran, vynásobíme jmenovatelem zlomku a trochu přeuspořádáme rovnici pro X je:
Toto se stane vzorcem rovnovážného parciálního tlaku, když si všimnete, že rovnovážný tlak vašich reaktantů je Pi – X, a pro vaše produkty je to jednoduše X.
Vypočítejte rovnovážný tlak
Práce na příkladu upevní přístup a pomůže vám pohodlněji používat rovnici. Zvažte reakci použitou k výrobě chlormethanu:
S K.p = 5,900. Reaktanty mají počáteční tlak (v atmosféře, atm) rovný Pi = 0,75 atm. Vložte tyto hodnoty do vzorce a projděte výpočty, abyste našli dílčí tlaky:
Toto je hodnota pro rovnovážné tlaky produktů a pro reaktanty vše, co musíte udělat, je odečíst to od počáteční hodnoty Pi najít výsledek. Zde 0,75 atm - 0,74 atm = 0,01 atm.