Bagaimana Menghitung Tekanan Kesetimbangan

Kesetimbangan kimia menggambarkan "keadaan tetap" dari reaksi reversibel, di mana reaktan berubah menjadi produk dan sebaliknya pada tingkat yang sama.

Ahli kimia mengkarakterisasi keadaan ini menggunakan konstanta kesetimbangan, K_p, dan Anda dapat menggunakan ekspresi penuh untuk konstanta ini untuk menentukan tekanan kesetimbangan untuk reaktan atau produk. Prosesnya membutuhkan sedikit aljabar, tetapi pada akhirnya, Anda mendapatkan persamaan langsung yang dapat Anda gunakan untuk menemukan tekanan kesetimbangan untuk reaksi Anda.

Proses untuk menemukan tekanan kesetimbangan sangat bergantung pada bagaimana ahli kimia menggambarkan keadaan kesetimbangan untuk suatu reaksi. Untuk reaksi fase gas umum:

Rumus umum konstanta kesetimbangan adalah:

Di sini, P_s mengacu pada tekanan parsial gas A, B, C dan D (ditunjukkan dengan subskrip). Anda dapat mengingat rumus ini dengan mudah sebagai "produk atas reaktan", tetapi bentuk sederhana ini hanya berlaku jika masing-masing komponen reaksi memiliki 1 sebagai koefisien stoikiometrinya (_a

Dalam beberapa kasus, Anda mungkin melihat konstanta kesetimbangan yang disebut K_c, dan persamaan untuk itu ditulis dalam konsentrasi molar, dan hubungan antara keduanya adalah:

Dalam rumus ini,tidak adalah perubahan jumlah mol gas dari reaktan menjadi produk.

Kunci untuk memecahkan persamaan ini untuk menemukan tekanan kesetimbangan adalah memperkenalkan kuantitas x, yang sesuai dengan perubahan dari tekanan awal ke tekanan kesetimbangan. Bayangkan Anda tahu tekanan reaktan tetapi tidak tahu apa yang akan terjadi pada kesetimbangan. Dalam hal ini, Anda cukup menulis setiap tekanan kesetimbangan sebagai (tekanan awal = x).

Karena produk dalam kasus ini dimulai dengan tekanan parsial 0 (karena tidak ada), tekanan kesetimbangannya akan sama dengan x. Asalkan Anda juga mengetahui konstanta kesetimbangan itu sendiri, Anda dapat menggunakan informasi ini untuk menemukan tekanan parsial yang tidak Anda ketahui.

Panggil tekanan awal P_saya dan perhatikan bahwa kedua reaktan harus berada pada tekanan yang sama. Juga, untuk menyederhanakan persamaan ini akan ditulis dengan koefisienSebuah, b, c dan d sama dengan 1. Jadi, Anda dapat menulis persamaan sebagai:

Susun ulang persamaan ini untuk x memungkinkan Anda untuk menemukan perbedaan antara tekanan awal dan tekanan kesetimbangan untuk reaktan Anda, dan nilai untuk produk juga. Setelah mengambil akar kuadrat dari kedua sisi, mengalikan dengan penyebut pecahan, dan mengatur ulang sedikit lagi, persamaan untuk x aku s:

Ini menjadi rumus tekanan parsial kesetimbangan ketika Anda mencatat bahwa tekanan kesetimbangan reaktan Anda adalah P_saya – x, dan untuk produk Anda sederhana saja x.

Bekerja melalui contoh akan memperkuat pendekatan dan membantu Anda lebih nyaman menggunakan persamaan. Pertimbangkan reaksi yang digunakan untuk menghasilkan klorometana:

Dengan K_p = 5,900. Reaktan memiliki tekanan awal (dalam atmosfer, atm) sebesar P_saya = 0,75 atm. Masukkan nilai-nilai ini ke dalam rumus dan jalankan perhitungan untuk menemukan tekanan parsial:

Ini adalah nilai untuk tekanan kesetimbangan produk, dan untuk reaktan, yang perlu Anda lakukan adalah mengurangi ini dari nilai awal P_saya untuk menemukan hasilnya. Di sini, 0,75 atm – 0,74 atm = 0,01 atm.