כל סטודנט לכימיה מכיר את העיקרון של לה שאטלייר, הקובע כי כל שינוי בטמפרטורה, לחץ, נפח או ריכוז במערכת נתונה יובילו את המערכת לבסס שיווי משקל חדש מדינה. עם הידע על התגובה (למשל, האם היא אנדותרמית או אקסותרמית), אתה יכול להשתמש בזה כדי לחזות מה יקרה כשיש שינוי שמוטל על המערכת.
אבל יש שיטה כמותית יותר בה תוכלו להשתמש כדי לקבוע באיזה כיוון תגיב תעדיף, והאם היא נמצאת כעת בשיווי משקל או לא, וזה נקרא מכוון תגובה. לימוד חישוב מכסת התגובה לתגובה נתונה הוא כלי פשוט אך רב עוצמה בכימיה.
הסבר על כמות התגובה
מכסת התגובה היא דרך לכמת את הכמויות היחסיות של מגיבים ומוצרים לתגובה הפיכה בכל נקודת זמן. ניתן לו הסמל ש, ותוכלו לחשב זאת באמצעות נוסחה פשוטה הכוללת את הריכוזים (מבחינה טכנית "הפעילויות") של המוצרים והמגיבים, יחד עם הקבועים הסטואיכומטריים שלהם.
קביעת כמות התגובה וקבוע שיווי המשקל (ק) הם כמויות דומות (אך לא זהות), והשוואה בין השניים בכל נקודת זמן נתונה אומרת לאיזה כיוון התגובה תמשיך עד שתגיע לשיווי משקל.
ההבדל בין Q ו- K
המשוואות ל ש ו ק דומים מאוד, תלוי בריכוזי המגיבים והמוצרים, אך קיים הבדל מכריע בין שתי הכמויות: משוואת קבוע שיווי המשקל היא
רק תקף כאשר המערכת במצב שִׁוּוּי מִשׁקָל (כלומר כאשר קצב התגובה קדימה תואם את קצב התגובה ההפוכה).מכוון התגובה תקף ב כל הזמןאז התגובה לא צריכה להיות בשיווי משקל כדי שתוכלו לחשב אותה. עם זאת, כאשר התגובה נמצאת בשיווי משקל, ש = K, ושתי המשוואות נותנות את אותה התוצאה.
חשב את Q עבור תגובה
המשוואה עבור ש, לתגובה כללית בין כימיקלים א, ב, ג ו ד של הטופס:
ניתן ע"י:
כך שבעצם מדובר במוצרים המוכפלים יחד חלקי המגיבים המוכפלים יחד, כל אחד הועלה לכוח השווה לקבועים הסטואיכומטריים שלהם (כלומר המספרים של כל רכיב ב- תְגוּבָה). עם זאת, חשוב לציין כי הסוגריים המרובעים בזה מתייחסים לפעילות הכימיקלים.
עבור מוצק או נוזל טהור, המונח במשוואה עבור ש מסתדר עם אחד, וכך ניתן להתעלם מהם ביעילות. עבור ממס, אתה משתמש בשבר השומה, בגז אתה משתמש בלחץ החלקי (או במולריות), ובמוסס אתה משתמש במולריות.
חישוב לדוגמא פשוט ייתן לך תחושה כיצד לחשב ש לתגובה. קח את התגובה:
עם הטוחנות: [CO] = 1 M, [H2O] = 1 מ ', [CO2] = 2M ו- [H2] = 2 M, וקבוע שיווי המשקל ק = 1. שים לב כי הקבועים הסטואיכומטריים עבור כל אחד מהרכיבים במקרה זה הם אחד, כך שאינך צריך לדאוג לכוחות בחישוב. שימוש בביטוי עבור ש נותן:
שים לב שערך זה עבור ש גדול מהערך הנתון עבור ק.
פירוש ש
ישנם שלושה מקרים עיקריים שיש לקחת בחשבון כדי להבין מה הערך של ש אומר לך: ש > ק, ש = ק ו ש < ק. ל ש > ק, פירוש הדבר שיש יותר מוצרים מאשר היו בשיווי משקל, ולכן התגובה תעבור לטובת המגיבים.
ל ש = ק, התגובה נמצאת בשיווי משקל ותישאר כך אלא אם כן משהו מפריע למערכת (למשל אם מוסיפים חום או שהלחץ עולה).
ל ש < ק, ישנם יותר מגיבים מאשר מוצרים קיימים מאשר בשיווי משקל, ולכן התגובה תמשיך בכיוון קדימה ותעדיף את היווצרותם של מוצרים.