Des réactions réversibles se produisent dans les deux sens, mais chaque réaction réversible s'installe dans une position « d'équilibre ». Si vous voulez caractériser l'équilibre d'une telle réaction, la constante d'équilibre décrit l'équilibre entre les produits et les réactifs. Le calcul de la constante d'équilibre nécessite la connaissance des concentrations des produits et des réactifs dans la réaction lorsqu'elle est à l'équilibre. La valeur de la constante dépend également de la température et du caractère exothermique ou endothermique de la réaction.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Pour la réaction générique :
aA(g) + bB(g) gG(g) + hH(g)
Ici, les lettres minuscules sont le nombre de moles de chacune, les lettres majuscules représentent les composants chimiques de la réaction et les lettres entre parenthèses représentent l'état de la matière. Vous trouvez la constante d'équilibre de la concentration avec l'expression :
Kc = [G]g [H]h [A]une[B]b
Pour les réactions exothermiques, l'augmentation de la température réduit la valeur de la constante, et pour les réactions endothermiques, l'augmentation de la température augmente la valeur de la constante.
Calcul de la constante d'équilibre
La formule de la constante d'équilibre fait référence à une réaction générique « homogène » (où les états de la matière pour les produits et les réactifs sont les mêmes), qui est :
aA(g) + bB(g) gG(g) + hH(g)
Où les lettres minuscules représentent le nombre de moles de chaque composant dans la réaction, et les lettres majuscules remplacent les produits chimiques impliqués dans la réaction et la lettre (g) entre parenthèses représente l'état de la matière (gaz, dans ce Cas).
L'expression suivante définit la constante d'équilibre de la concentration (Kc):
Kc = [G]g [H]h [A]une[B]b
Ici, les crochets sont pour les concentrations (en moles par litre) pour chacun des composants de la réaction, à l'équilibre. Notez que les moles de chaque composant dans la réaction d'origine sont maintenant des exposants dans l'expression. Si la réaction favorise les produits, alors le résultat sera supérieur à 1. S'il favorise les réactifs, il sera inférieur à 1.
Pour les réactions inhomogènes, les calculs sont les mêmes, sauf que les solides, les liquides purs et les solvants sont tous simplement comptés comme 1 dans les calculs.
La constante d'équilibre de la pression (Kp) est vraiment similaire, mais il est utilisé pour les réactions impliquant des gaz. Au lieu des concentrations, il utilise des pressions partielles de chaque composant :
Kp = pgg pHh pUNEune pBb
Ici, (pg) est la pression du composant (G) et ainsi de suite, et les lettres minuscules représentent le nombre de moles dans l'équation de la réaction.
Vous effectuez ces calculs de manière assez similaire, mais cela dépend de vos connaissances sur les quantités ou les pressions des produits et des réactifs à l'équilibre. Vous pouvez déterminer la constante en utilisant des quantités initiales connues et une quantité d'équilibre avec un peu d'algèbre, mais en général, c'est plus simple avec des concentrations ou des pressions d'équilibre connues.
Comment la température affecte la constante d'équilibre
Changer la pression ou les concentrations des choses présentes dans le mélange ne change pas la constante d'équilibre, bien que les deux puissent affecter la position d'équilibre. Ces changements ont tendance à annuler l'effet du changement que vous avez effectué.
La température, quant à elle, modifie la constante d'équilibre. Pour une réaction exothermique (celle qui dégage de la chaleur), l'augmentation de la température réduit la valeur de la constante d'équilibre. Pour les réactions endothermiques, qui absorbent de la chaleur, l'augmentation de la température augmente la valeur de la constante d'équilibre. La relation spécifique est décrite dans l'équation de van't Hoff :
ln (K2÷ K1) = (−∆H0÷ R) × ( 1/T2 - 1/T1)
Où (∆H0) est le changement d'enthalpie de la réaction, (R) est la constante universelle des gaz, (T1) et T2) sont les températures de départ et de fin, et (K1) et (K2) sont les valeurs initiale et finale de la constante.