შექცევადი რეაქციები ხდება ორივე მიმართულებით, მაგრამ ყველა შექცევადი რეაქცია დგება "წონასწორობის" მდგომარეობამდე. თუ გსურთ დაახასიათოთ ასეთი რეაქციის წონასწორობა, წონასწორობის მუდმივა აღწერს პროდუქტებსა და რეაქციებს შორის ბალანსს. წონასწორობის მუდმივის გაანგარიშება მოითხოვს პროდუქტებისა და რეაქტორების კონცენტრაციის ცოდნას რეაქციაში, როდესაც ის წონასწორობაზეა. მუდმივის მნიშვნელობა ასევე დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და არის თუ არა რეაქცია ეგზოთერმული ან ენდოთერმული.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
ზოგადი რეაქციისთვის:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
აქ, მცირე ზომის ასოები არის თითოეული მოლების რაოდენობა, ზედა ასოები რეაქციის ქიმიური კომპონენტებისათვის, ხოლო ფრჩხილებში არსებული ასოები წარმოადგენს მატერიის მდგომარეობას. კონცენტრაციის წონასწორობის მუდმივას ნახავთ გამოხატულებით:
კგ = [G]გ [H]თ ÷ [A]ა[B]ბ
ეგზოთერმული რეაქციების დროს ტემპერატურის მომატება ამცირებს მუდმივის მნიშვნელობას, ხოლო ენდოთერმული რეაქციების დროს ტემპერატურის მომატება ზრდის მუდმივის მნიშვნელობას.
წონასწორობის მუდმივის გაანგარიშება
წონასწორობის მუდმივის ფორმულა მიუთითებს ზოგად ”ჰომოგენურ” რეაქციაზე (სადაც პროდუქტებისა და რეაქტიული ნივთიერებების მატერიის მდგომარეობა ერთნაირია), რაც არის:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
სადაც ქვედა ასოები წარმოადგენს რეაქციაში თითოეული კომპონენტის მოლების რაოდენობებს, ხოლო დიდი ასოები ვიცავთ რეაქციაში მონაწილე ქიმიკატებს, ხოლო ფრჩხილებში ასო (g) წარმოადგენს მატერიის მდგომარეობას (გაზი, ამ საქმე).
შემდეგი გამოხატვა განსაზღვრავს კონცენტრაციის წონასწორობის მუდმივას (Kგ):
კგ = [G]გ [H]თ ÷ [A]ა[B]ბ
აქ, კვადრატული ფრჩხილებია კონცენტრაციისთვის (მოლში ლიტრზე) რეაქციის თითოეული კომპონენტისთვის, წონასწორობის პირობებში. გაითვალისწინეთ, რომ ორიგინალ რეაქციაში თითოეული კომპონენტის მოლები ახლა გამოხატვის გამომხატველები არიან. თუ რეაქცია ხელს უწყობს პროდუქტებს, მაშინ შედეგი 1-ზე მეტი იქნება. თუ ის უპირატესობას ანიჭებს რეაქტორებს, ეს იქნება 1-ზე ნაკლები.
არა ჰომოგენური რეაქციებისათვის, გამოთვლები ერთნაირია, გარდა მყარი ნივთიერებებისა, სუფთა სითხეები და გამხსნელები გაანგარიშებაში უბრალოდ 1 ითვლება.
წნევის წონასწორობის მუდმივა (Kგვ) ნამდვილად მსგავსია, მაგრამ ის გამოიყენება გაზების რეაქციისთვის. კონცენტრაციების ნაცვლად, იგი იყენებს თითოეული კომპონენტის ნაწილობრივ წნევას:
კგვ = გვგგ გვჰთ გვაა გვბბ
აქ, (გვგ) არის კომპონენტის (G) წნევა და ა.შ., ხოლო მცირე ასოები წარმოადგენს რეაქციის განტოლებაში მოლების რაოდენობას.
თქვენ ამ გამოთვლებს საკმაოდ ანალოგიურად ასრულებთ, მაგრამ ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად იცით წონასწორობისას პროდუქტებისა და რეაქტორების რაოდენობებისა და წნევების შესახებ. შეგიძლიათ განსაზღვროთ მუდმივი ცნობილი თავდაპირველი რაოდენობით და ერთი წონასწორობის ოდენობით ცოტათი ალგებრით, მაგრამ ზოგადად ეს უფრო მარტივია ცნობილი წონასწორობის კონცენტრაციებით ან წნევით.
როგორ მოქმედებს ტემპერატურა მუდმივ წონასწორობაზე
წნევის ან ნარევში არსებული ნივთების კონცენტრაციების შეცვლა არ ცვლის წონასწორობის მუდმივას, თუმცა ორივემ შეიძლება გავლენა მოახდინოს წონასწორობის მდგომარეობაზე. ეს ცვლილებები ახდენს თქვენს მიერ განხორციელებული ცვლილების მოქმედების გაუქმებას.
მეორეს მხრივ, ტემპერატურა ცვლის წონასწორობის მუდმივას. ეგზოთერმული რეაქციისთვის (სითბოს გამოყოფისთვის) ტემპერატურის მომატება ამცირებს წონასწორობის მუდმივის მნიშვნელობას. ენდოთერმული რეაქციების დროს, რომლებიც სითბოს ითვისებენ, ტემპერატურის მომატება ზრდის წონასწორობის მუდმივის მნიშვნელობას. კონკრეტული დამოკიდებულება აღწერილია ვანტ ჰოფის განტოლებაში:
ln (კ2÷ კ1) = (−∆H0÷ რ) × (1 / ტ2 - 1 / ტ1)
სად (∆H0) არის რეაქციის ენთალპიის ცვლილება, (R) არის უნივერსალური გაზის მუდმივა, (T1) და (თ2) საწყისი და საბოლოო ტემპერატურაა და (K1) და (კ2) მუდმივის საწყისი და საბოლოო მნიშვნელობებია.