ქიმიის ყველა სტუდენტმა იცის ლე შატელიეს პრინციპი, სადაც ნათქვამია, რომ ტემპერატურის ნებისმიერი ცვლილება, ზეწოლა, მოცულობა ან კონცენტრაცია მოცემულ სისტემაში გამოიწვევს სისტემას ახალი წონასწორობის დამყარებისკენ სახელმწიფო რეაქციის ცოდნით (მაგალითად, იქნება ეს ენდოთერმული თუ ეგზოთერმული), ამის გამოყენება შეგიძლიათ იმის პროგნოზირებისთვის, თუ რა მოხდება, როდესაც სისტემაში შეიტანება ცვლილება.
მაგრამ არსებობს უფრო რაოდენობრივი მეთოდი, რომლის საშუალებითაც შეგიძლიათ განსაზღვროთ რეაქცია რომელ მიმართულებას ანიჭებს უპირატესობას და არის თუ არა იგი ამჟამად წონასწორობაზე და ამას ეწოდება რეაქციის კოეფიციენტი. მოცემული რეაქციისთვის რეაქციის კოეფიციენტის გამოთვლის სწავლა არის მარტივი, მაგრამ ძლიერი ინსტრუმენტი ქიმიაში.
რეაქციის კოეფიციენტი განმარტებულია
რეაქციის კოეფიციენტი არის დროის ნებისმიერ მონაკვეთში რეაქტივებისა და პროდუქტების შექცევადი რეაქციის ფარდობითი რაოდენობის რაოდენობრივი შეფასების გზა. მას ენიჭება სიმბოლო Qდა ამის გამოთვლა შეგიძლიათ მარტივი ფორმულის გამოყენებით, რომელიც მოიცავს პროდუქტებისა და რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციას (ტექნიკურად "აქტივობებს"), მათთან ერთად სტეიომეტრიულ მუდმივებთან ერთად.
რეაქციის კოეფიციენტი და წონასწორობის მუდმივა (კ) მსგავსია (მაგრამ არა იდენტური) სიდიდეები და დროის რომელიმე მოცემულ ეტაპზე შედარება გიჩვენებს, რომელი მიმართულებით გაგრძელდება რეაქცია, სანამ წონასწორობას მიაღწევს.
განსხვავება Q- სა და K- ს შორის
განტოლებები Q და კ ძალიან ჰგავს, ეს დამოკიდებულია რეაქტორებისა და პროდუქტების კონცენტრაციაზე, მაგრამ გადამწყვეტი განსხვავებაა ორ რაოდენობას შორის: წონასწორობის მუდმივი განტოლება არის მხოლოდ მოქმედებს, როდესაც სისტემა მუშაობს წონასწორობა (ე.ი. როდესაც წინა რეაქციის სიჩქარე ემთხვევა საპირისპირო რეაქციის სიჩქარეს).
რეაქციის კოეფიციენტი მოქმედებს ყოველთვის, ასე რომ რეაქცია არ უნდა იყოს წონასწორობა, რომ თქვენ გამოთვალოთ იგი. ამასთან, როდესაც რეაქცია წონასწორობაშია, Q = K, და ორი განტოლება ერთნაირ შედეგს იძლევა.
გამოთვალეთ Q რეაქციისთვის
განტოლებისთვის Q, ქიმიკატებს შორის ზოგადი რეაქციისთვის ა, ბ, გ და დ ფორმის:
მოცემულია:
ასე რომ, არსებითად ეს არის პროდუქტები გამრავლებული ერთად, გაყოფილი რეაქტორებზე, გამრავლებული თითოეულზე მათი სტიქიომეტრიული მუდმივების ტოლ ძალაზე (მაგ. თითოეული კომპონენტის რიცხვში რეაქცია). ამასთან, მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ კვადრატული ფრჩხილებში მოცემულია ქიმიკატების მოქმედება.
მყარი ან სუფთა სითხისთვის, ტერმინი განტოლებაში Q მუშაობს ერთზე და ამიტომ მათი ეფექტურად იგნორირება შეიძლება. გამხსნელისთვის იყენებთ მოლ ფრაქციას, გაზს იყენებთ ნაწილობრივ წნევას (ან მოლარულობას), ხოლო ხსნადი ნივთიერებისათვის იყენებთ მოლარულობას.
მარტივი მაგალითის გაანგარიშება საშუალებას მოგცემთ გაითვალისწინოთ როგორ გამოთვალოთ Q რეაქციისთვის. მიიღეთ რეაქცია:
მოლარულობებით: [CO] = 1 მ, [H2O] = 1 მ, [CO2] = 2 მ და [ჰ2] = 2 მ და წონასწორობის მუდმივა კ = 1. გაითვალისწინეთ, რომ ამ შემთხვევაში თითოეული კომპონენტის სტოიქომეტრიული კონსტანტები ერთია, ასე რომ თქვენ არ გჭირდებათ ფიქრი გაანგარიშების ძალებზე. გამოთქმის გამოყენება Q იძლევა:
გაითვალისწინეთ, რომ ეს მნიშვნელობა არის Q მოცემულ მნიშვნელობაზე მეტია კ.
ინტერპრეტაცია Q
სამი ძირითადი შემთხვევაა გასათვალისწინებელი, რომ გავიგოთ, რა მნიშვნელობა აქვს Q გეუბნება: Q > კ, Q = კ და Q < კ. ამისთვის Q > კ, ეს ნიშნავს, რომ არსებობს უფრო მეტი პროდუქტი, ვიდრე იქნებოდა წონასწორობაზე და ამიტომ რეაქცია შეიცვლება რეაქტივების სასარგებლოდ.
ამისთვის Q = კ, რეაქცია წონასწორობაზეა და ასე დარჩება, თუ რაიმე არ დაარღვევს სისტემას (მაგ., თუ სითბო ემატება ან წნევა იზრდება).
ამისთვის Q < კ, აქ უფრო მეტი რეაქტიულია, ვიდრე პროდუქტი, ვიდრე წონასწორობაზე და ამიტომ რეაქცია გაგრძელდება წინსვლის მიმართულებით და ხელს შეუწყობს პროდუქციის წარმოქმნას.