כיצד לחשב לחצי שיווי משקל

שיווי משקל כימי מתאר את "המצב היציב" של תגובה הפיכה, כאשר המגיבים הופכים למוצרים ולהיפך באותו קצב.

כימאים מאפיינים מצב זה באמצעות קבוע שיווי משקל, ק_{עמ '}, ואתה יכול להשתמש בביטוי המלא עבור קבוע זה כדי לקבוע את לחץ שיווי המשקל עבור המגיבים או התוצרים. התהליך דורש מעט אלגברה, אך בסופו של דבר, אתה מקבל משוואה פשוטה שבה תוכל להשתמש כדי למצוא את לחץ שיווי המשקל לתגובתך.

תהליך מציאת לחץ שיווי המשקל תלוי מאוד באופן שבו כימאים מתארים מצב שיווי משקל לתגובה. לתגובת שלב גז כללית:

הנוסחה הכללית לקבוע שיווי המשקל היא:

הנה ה P_s מתייחסים ללחצים החלקיים של הגזים A, B, C ו- D (מסומנים במנויים). אתה יכול לזכור את הנוסחה הזו בקלות כ"מוצרים על פני מגיבים ", אך הצורה הפשוטה הזו תקפה רק אם לכל אחד ממרכיבי התגובה יש מקדם הסטואיכיומטרי שלה (_, ב, ג ו ד במשוואה לעיל). זכור כי הנוסחה הזו תקפה בלבד בשיווי משקל.

במקרים מסוימים, ייתכן שתראה את קבוע שיווי המשקל שנקרא ק_ג, והמשוואה לכך כתובה במונחים של ריכוזי טוחנת, והקשר בין שני אלה הוא:

בנוסחה זו, ∆נ הוא השינוי במספר שומות הגז מהמגיבים למוצרים.

המפתח לפתרון משוואה זו למציאת לחץ שיווי המשקל הוא הצגת הכמות איקסהמתאים לשינוי מהלחצים הראשוניים ללחץ שיווי המשקל. תאר לעצמך שאתה מכיר את הלחץ של המגיבים אבל לא יודע מה זה יהיה בשיווי משקל. במקרה כזה, אתה יכול פשוט לכתוב כל לחץ שיווי משקל כ (לחץ התחלתי = איקס).

מכיוון שהמוצרים במקרה זה מתחילים בלחץ חלקי של 0 (מכיוון שהם אינם קיימים), לחץ שיווי המשקל שלהם יהיה שווה ל איקס. בתנאי שאתה מכיר גם את קבוע שיווי המשקל עצמו, אתה יכול להשתמש במידע זה כדי למצוא את הלחצים החלקיים שאינך מכיר.

התקשר ללחץ הראשוני פ_אני ושימו לב ששני המגיבים חייבים להיות באותו לחץ. כמו כן, כדי לפשט את המשוואה זה ייכתב עם ה- מקדמיםא, ב, ג ו ד כשווה ל -1. אז אתה יכול לכתוב את המשוואה כ:

סידור מחדש של משוואה זו ל איקס מאפשר לך למצוא את ההבדל בין הלחץ ההתחלתי לבין לחץ שיווי המשקל עבור המגיבים שלך, והערך גם עבור המוצרים. לאחר נטילת השורש הריבועי של שני הצדדים, הכפלת במכנה השבר, וסידור מחדש מעט יותר, המשוואה ל איקס הוא:

זה הופך לנוסחת לחץ חלקי בשיווי משקל כאשר אתה מציין שלחץ שיווי המשקל של המגיבים שלך הוא פ_אני – איקסובשביל המוצרים שלך זה פשוט איקס.

עבודה באמצעות דוגמה תחזק את הגישה ותעזור לך להרגיש בנוח יותר בשימוש במשוואה. שקול את התגובה המשמשת לייצור כלורומטן:

עם ק_{עמ '} = 5,900. למגיבים לחץ ראשוני (באטמוספירה, כספומט) של פ_אני = 0.75 כספומט. הכנס ערכים אלה לנוסחה ועבר בחישובים כדי למצוא את הלחצים החלקיים:

זהו הערך של לחצי שיווי המשקל של המוצרים, ועבור המגיבים, כל שעליך לעשות הוא להפחית זאת מהערך ההתחלתי פ_אני כדי למצוא את התוצאה. כאן, 0.75 כספומט - 0.74 כספומט = 0.01 כספומט.