Οι αναστρέψιμες αντιδράσεις συμβαίνουν και στις δύο κατευθύνσεις, αλλά κάθε αναστρέψιμη αντίδραση καταλήγει σε θέση «ισορροπίας». Εάν θέλετε να χαρακτηρίσετε την ισορροπία μιας τέτοιας αντίδρασης, η σταθερά ισορροπίας περιγράφει την ισορροπία μεταξύ των προϊόντων και των αντιδρώντων. Ο υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας απαιτεί γνώση των συγκεντρώσεων των προϊόντων και των αντιδρώντων στην αντίδραση όταν βρίσκεται σε ισορροπία. Η τιμή της σταθεράς εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία και από το αν η αντίδραση είναι εξώθερμη ή ενδοθερμική.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Για τη γενική αντίδραση:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Εδώ, τα πεζά γράμματα είναι ο αριθμός των γραμμομορίων κάθε, τα κεφαλαία γράμματα αντιστοιχούν στα χημικά συστατικά της αντίδρασης και τα γράμματα σε παρένθεση αντιπροσωπεύουν την κατάσταση της ύλης. Βρίσκετε τη σταθερά ισορροπίας της συγκέντρωσης με την έκφραση:
κντο = [Γ]σολ [Η]η ÷ [Α]ένα[ΣΙ]σι
Για εξωθερμικές αντιδράσεις, η αύξηση της θερμοκρασίας μειώνει την τιμή της σταθεράς και για ενδοθερμικές αντιδράσεις, η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει την τιμή της σταθεράς.
Υπολογισμός της σταθεράς ισορροπίας
Ο τύπος για τη σταθερά ισορροπίας αναφέρεται σε μια γενική «ομοιογενή» αντίδραση (όπου οι καταστάσεις της ύλης για τα προϊόντα και τα αντιδραστήρια είναι οι ίδιες), η οποία είναι:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Όπου τα πεζά γράμματα αντιπροσωπεύουν τους αριθμούς γραμμομορίων κάθε συστατικού στην αντίδραση, και τα κεφαλαία γράμματα περιμένετε για τις χημικές ουσίες που εμπλέκονται στην αντίδραση και το γράμμα (g) σε παρένθεση αντιπροσωπεύει την κατάσταση της ύλης (αέριο, σε αυτό υπόθεση).
Η ακόλουθη έκφραση ορίζει τη σταθερά ισορροπίας της συγκέντρωσης (Κντο):
κντο = [Γ]σολ [Η]η ÷ [Α]ένα[ΣΙ]σι
Εδώ, οι αγκύλες είναι για τις συγκεντρώσεις (σε γραμμομόρια ανά λίτρο) για κάθε ένα από τα συστατικά της αντίδρασης, σε ισορροπία. Σημειώστε ότι τα γραμμομόρια κάθε συστατικού στην αρχική αντίδραση είναι τώρα εκθετικά στην έκφραση. Εάν η αντίδραση ευνοεί τα προϊόντα, τότε το αποτέλεσμα θα είναι μεγαλύτερο από 1. Εάν ευνοεί τα αντιδραστήρια, θα είναι μικρότερο από 1.
Για τις ανομοιογενείς αντιδράσεις, οι υπολογισμοί είναι οι ίδιοι, εκτός από τα στερεά, τα καθαρά υγρά και οι διαλύτες, όλοι υπολογίζονται απλώς ως 1 στους υπολογισμούς.
Η σταθερά πίεσης ισορροπίας (ΚΠ) είναι πραγματικά παρόμοιο, αλλά χρησιμοποιείται για αντιδράσεις που περιλαμβάνουν αέρια. Αντί για τις συγκεντρώσεις, χρησιμοποιεί μερικές πιέσεις κάθε συστατικού:
κΠ = σσολσολ ΠΗη ÷ σελΕΝΑένα Πσισι
Εδώ, (σελσολ) είναι η πίεση του συστατικού (G) και ούτω καθεξής, και τα πεζά γράμματα αντιπροσωπεύουν τον αριθμό γραμμομορίων στην εξίσωση για την αντίδραση.
Εκτελείτε αυτούς τους υπολογισμούς με παρόμοιο τρόπο, αλλά εξαρτάται από το πόσο γνωρίζετε για τις ποσότητες ή τις πιέσεις των προϊόντων και των αντιδρώντων ουσιών σε ισορροπία. Μπορείτε να προσδιορίσετε τη σταθερά χρησιμοποιώντας γνωστά αρχικά ποσά και ένα ποσό ισορροπίας με λίγο άλγεβρα, αλλά γενικά είναι πιο απλό με γνωστές συγκεντρώσεις ή πιέσεις ισορροπίας.
Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία τη σταθερά ισορροπίας
Η αλλαγή της πίεσης ή των συγκεντρώσεων των πραγμάτων που υπάρχουν στο μείγμα δεν αλλάζει τη σταθερά ισορροπίας, αν και και τα δύο μπορεί να επηρεάσουν τη θέση της ισορροπίας. Αυτές οι αλλαγές τείνουν να αναιρέσουν το αποτέλεσμα της αλλαγής που κάνατε.
Η θερμοκρασία, από την άλλη πλευρά, αλλάζει τη σταθερά ισορροπίας. Για μια εξώθερμη αντίδραση (εκείνες που απελευθερώνουν θερμότητα), η αύξηση της θερμοκρασίας μειώνει την τιμή της σταθεράς ισορροπίας. Για ενδοθερμικές αντιδράσεις, οι οποίες απορροφούν θερμότητα, η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει την τιμή της σταθεράς ισορροπίας. Η συγκεκριμένη σχέση περιγράφεται στην εξίσωση van't Hoff:
ln (Κ2÷ κ1) = (−ΔH0÷ R) × (1 / Τ2 - 1 / Τ1)
Πού (ΔH0) είναι η αλλαγή στην ενθαλπία της αντίδρασης, (R) είναι η καθολική σταθερά αερίου, (T1) και (Τ2) είναι οι αρχικές και τελικές θερμοκρασίες και (Κ1) και (Κ2) είναι οι αρχικές και τελικές τιμές της σταθεράς.