Reverzibilní reakce se vyskytují v obou směrech, ale každá reverzibilní reakce se usadí v „rovnovážné“ poloze. Chcete-li charakterizovat rovnováhu takové reakce, rovnovážná konstanta popisuje rovnováhu mezi produkty a reaktanty. Výpočet rovnovážné konstanty vyžaduje znalost koncentrací produktů a reaktantů v reakci, když je v rovnováze. Hodnota konstanty také závisí na teplotě a na tom, zda je reakce exotermická nebo endotermická.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Obecná reakce:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Zde jsou malá písmena počet molů každého z nich, velká písmena znamenají chemické složky reakce a písmena v závorkách představují stav hmoty. Rovnovážnou konstantu koncentrace najdete s výrazem:
K.C = [G]G [H]h ÷ [A]A[B]b
U exotermických reakcí zvyšuje teplota snižování hodnoty konstanty a u endotermických reakcí zvyšuje teplota hodnotu konstanty.
Výpočet rovnovážné konstanty
Vzorec pro rovnovážnou konstantu odkazuje na obecnou „homogenní“ reakci (kde jsou skupenství hmoty produktů a reaktantů stejné), což je:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Kde malá písmena představují počet molů každé složky v reakci a velká písmena zastupují chemikálie zapojené do reakce a písmeno (g) v závorkách představuje stav hmoty (plyn, v tomto případ).
Následující výraz definuje rovnovážnou konstantu koncentrace (K.C):
K.C = [G]G [H]h ÷ [A]A[B]b
Zde jsou hranaté závorky pro koncentrace (v molech na litr) pro každou ze složek reakce v rovnováze. Všimněte si, že moly každé složky v původní reakci jsou nyní ve výrazu exponenty. Pokud reakce zvýhodňuje produkty, bude výsledek větší než 1. Pokud zvýhodňuje reaktanty, bude to méně než 1.
U nehomogenních reakcí jsou výpočty stejné, kromě pevných látek, čistých kapalin a rozpouštědel se ve výpočtech jednoduše počítá jako 1.
Rovnovážná konstanta tlaku (K.p) je opravdu podobný, ale používá se pro reakce zahrnující plyny. Místo koncentrací používá parciální tlaky každé složky:
K.p = strGG pHh ÷ strAA pBb
Tady, (strG) je tlak složky (G) atd. a malá písmena představují počet molů v rovnici reakce.
Tyto výpočty provádíte docela podobným způsobem, ale záleží na tom, kolik toho víte o množstvích nebo tlacích produktů a reaktantů v rovnováze. Konstantu můžete určit pomocí známých počátečních množství a jednoho rovnovážného množství s trochou algebry, ale obecně je to přímější se známými rovnovážnými koncentracemi nebo tlaky.
Jak teplota ovlivňuje rovnovážnou konstantu
Změna tlaku nebo koncentrací látek přítomných ve směsi nemění rovnovážnou konstantu, i když obojí může ovlivnit polohu rovnováhy. Tyto změny mají tendenci vrátit účinek provedené změny.
Teplota na druhé straně mění rovnovážnou konstantu. U exotermické reakce (reakce, která uvolňuje teplo), zvyšuje teplota snižování hodnoty rovnovážné konstanty. U endotermických reakcí, které absorbují teplo, zvyšuje teplota zvyšování hodnoty rovnovážné konstanty. Specifický vztah je popsán ve van't Hoffově rovnici:
ln (K.2÷ K.1) = (−∆H0÷ R) × (1 / T.2 - 1 / T.1)
Kde (∆H0) je změna entalpie reakce, (R) je univerzální plynová konstanta, (T1) a (T.2) jsou počáteční a konečná teplota a (K.1) a (K.2) jsou počáteční a konečná hodnota konstanty.