Keemiline tasakaal kirjeldab pöörduva reaktsiooni stabiilset olekut, kus reagendid muutuvad produktideks ja vastupidi sama kiirusega.
Keemikud iseloomustavad seda olekut tasakaalu konstant, Klkja selle reaktiivi või saaduse tasakaalurõhu määramiseks võite selle konstandi täieliku avaldise kasutada. Protsess nõuab natuke algebrat, kuid lõpuks saate sirgjoonelise võrrandi, mida saate kasutada reaktsiooni tasakaalurõhu leidmiseks.
Tasakaalukonstant
Tasakaalurõhu leidmise protsess sõltub tugevalt sellest, kuidas keemikud kirjeldavad reaktsiooni tasakaaluolekut. Üldise gaasifaasilise reaktsiooni jaoks:
Tasakaalukonstandi üldvalem on:
Siin, P_ viitavad gaaside A, B, C ja D osalistele rõhkudele (näidatud abonentidega). Seda valemit saate hõlpsasti meeles pidada kui „saadusi üle reagentide”, kuid see lihtne vorm kehtib ainult siis, kui reaktsiooni iga komponendi stöhhiomeetriline koefitsient on 1, b, c ja d ülaltoodud võrrandis). Pidage meeles, et see valem kehtib ainult tasakaalus.
Mõnel juhul võite näha tasakaalukonstandit
Kcja selle molaarsete kontsentratsioonidena kirjutatud võrrand ning nende kahe suhe on:Selles valemis ∆n on gaasimoolide arvu muutus reaktiividest saadusteks.
Võrrandi ümberkorraldamine
Tasakaalurõhu leidmiseks selle võrrandi lahendamise võti on suuruse sisestamine x, mis vastab muutusele algsurvetest tasakaalurõhuks. Kujutage ette, et teate reaktantide rõhku, kuid ei tea, mis see tasakaalus on. Sel juhul saate iga tasakaalurõhu lihtsalt kirjutada järgmiselt (algrõhk = x).
Kuna tooted algavad sel juhul osalise rõhuga 0 (kuna neid pole olemas), on nende tasakaalurõhk võrdne x. Kui teate ka tasakaalu konstanti ennast, saate selle teabe abil leida tundmatud osalised rõhud.
Kutsu algsurve Pi ja pange tähele, et mõlemad reaktiivid peavad olema samal rõhul. Samuti kirjutatakse võrrandi lihtsustamiseks see koefitsiendida, b, c ja d võrdseks 1-ga. Nii saate võrrandi kirjutada järgmiselt:
Selle võrrandi ümberkorraldamine x võimaldab teil leida erinevuse reaktantide algrõhu ja tasakaalurõhu ning ka toodete väärtuse vahel. Pärast mõlema külje ruutjuure võtmist, murdosa nimetajaga korrutamist ja veel veidi ümberkorraldamist võrrand x on:
See muutub tasakaalu osalise rõhu valemiks, kui märkate, et teie reaktiivide tasakaalurõhk on Pi – xja teie toodete jaoks on see lihtsalt x.
Arvutage tasakaalurõhk
Näite töötamine tsementeerib lähenemisviisi ja aitab teil võrrandi abil mugavamalt töötada. Mõelge klorometaani tootmiseks kasutatud reaktsioonile:
Koos Klk = 5,900. Reagentide algrõhk (atmosfäärides, atm) on Pi = 0,75 atm. Sisestage need väärtused valemisse ja läbige arvutused osaliste rõhkude leidmiseks:
See on toodete tasakaalurõhkude väärtus ja reaktantide jaoks on vaja vaid algväärtusest lahutada Pi tulemuse leidmiseks. Siin on 0,75 atm - 0,74 atm = 0,01 atm.