Reverzibilne reakcije javljaju se u oba smjera, ali svaka reverzibilna reakcija smiruje se u položaj "ravnoteže". Ako želite karakterizirati ravnotežu takve reakcije, konstanta ravnoteže opisuje ravnotežu između proizvoda i reaktanata. Izračunavanje konstante ravnoteže zahtijeva poznavanje koncentracija proizvoda i reaktanata u reakciji kada je ona u ravnoteži. Vrijednost konstante također ovisi o temperaturi i je li reakcija egzotermna ili endotermna.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Za generičku reakciju:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Ovdje su mala slova broj molova svakog, velika slova predstavljaju kemijske komponente reakcije, a slova u zagradama predstavljaju stanje tvari. Konstantu ravnoteže koncentracije nalazite s izrazom:
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]a[B]b
Za egzotermne reakcije, povećanje temperature smanjuje vrijednost konstante, a za endotermne reakcije, povećanje temperature povećava vrijednost konstante.
Izračunavanje konstante ravnoteže
Formula konstante ravnoteže upućuje na generičku "homogenu" reakciju (gdje su stanja tvari za proizvode i reaktante ista), a to je:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Gdje mala slova predstavljaju brojeve molova svake komponente u reakciji, a velika slova zauzmite kemikalije koje sudjeluju u reakciji, a slovo (g) u zagradama predstavlja stanje tvari (plina u ovome slučaj).
Sljedeći izraz definira konstantu ravnoteže koncentracije (Kc):
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]a[B]b
Ovdje su uglate zagrade za koncentracije (u molima po litri) za svaku od komponenata reakcije, u ravnoteži. Imajte na umu da su molovi svake komponente u izvornoj reakciji sada eksponenti u izrazu. Ako reakcija favorizira proizvode, tada će rezultat biti veći od 1. Ako favorizira reaktante, bit će manji od 1.
Za nehomogene reakcije izračuni su isti, osim što se krute tvari, čiste tekućine i otapala jednostavno računaju kao 1 u izračunima.
Konstanta ravnoteže tlaka (Kstr) je doista sličan, ali se koristi za reakcije koje uključuju plinove. Umjesto koncentracija koristi parcijalni tlak svake komponente:
Kstr = strGg strHh ÷ pAa strBb
Ovdje, (strG) je tlak komponente (G) i tako dalje, a mala slova predstavljaju broj molova u jednadžbi za reakciju.
Te izračune izvodite na prilično sličan način, ali to ovisi o tome koliko znate o količinama ili tlakovima proizvoda i reaktanata u ravnoteži. Možete odrediti konstantu pomoću poznatih početnih količina i jedne ravnotežne količine s malo algebre, ali općenito je jednostavnije s poznatim ravnotežnim koncentracijama ili pritiscima.
Kako temperatura utječe na konstantu ravnoteže
Promjena tlaka ili koncentracija stvari prisutnih u smjesi ne mijenja konstantu ravnoteže, iako obje mogu utjecati na položaj ravnoteže. Te promjene imaju tendenciju poništiti učinak promjene koju ste napravili.
S druge strane, temperatura mijenja konstantu ravnoteže. Za egzotermnu reakciju (onu koja oslobađa toplinu), povećanje temperature smanjuje vrijednost konstante ravnoteže. Za endotermne reakcije koje apsorbiraju toplinu, povećanje temperature povećava vrijednost konstante ravnoteže. Specifični odnos opisan je u van't Hoffovoj jednadžbi:
ln (K2÷ K1) = (−∆H0÷ R) × (1 / T2 - 1 / T1)
Gdje (∆H0) je promjena entalpije reakcije, (R) je univerzalna plinska konstanta, (T1) i T2) su početna i konačna temperatura, i (K1) i (K2) su početna i konačna vrijednost konstante.