화학적 평형은 가역적 반응의 "정상 상태"를 나타내며, 반응물이 동일한 속도로 생성물로 바뀌고 그 반대도 마찬가지입니다.
화학자들은 평형 상수, 케이피,이 상수에 대한 전체 표현식을 사용하여 반응물이나 생성물의 평형 압력을 결정할 수 있습니다. 이 과정에는 약간의 대수가 필요하지만 마지막에는 반응에 대한 평형 압력을 찾는 데 사용할 수있는 간단한 방정식을 얻을 수 있습니다.
평형 상수
평형 압력을 찾는 과정은 화학자가 반응에 대한 평형 상태를 어떻게 설명하는지에 따라 크게 달라집니다. 일반적인 기체 상 반응의 경우 :
평형 상수의 일반 공식은 다음과 같습니다.
여기, P_s는 가스 A, B, C 및 D (아래 첨자로 표시됨)의 부분 압력을 나타냅니다. 이 공식을 "반응물보다 생성물"로 쉽게 기억할 수 있지만이 간단한 형태는 반응의 각 성분이 화학 양론 계수 (_a)로 1을 갖는 경우에만 유효합니다., 비, 씨 과 디 위의 방정식에서). 이 공식은 유효합니다 평형에서.
어떤 경우에는 다음과 같은 평형 상수를 볼 수 있습니다. 케이씨, 그리고 그것에 대한 방정식은 몰 농도로 쓰여졌 고이 둘 사이의 관계는 다음과 같습니다.
이 공식에서 ∆엔 반응물에서 생성물로의 가스 몰수 변화입니다.
방정식 재정렬
평형 압력을 찾기 위해이 방정식을 푸는 열쇠는 양을 도입하는 것입니다. 엑스, 이는 초기 압력에서 평형 압력으로의 변화에 해당합니다. 반응물의 압력은 알고 있지만 평형 상태가 뭔지 모른다고 상상해보십시오. 이 경우 각 평형 압력을 (초기 압력 = 엑스).
이 경우 제품은 (존재하지 않기 때문에) 분압 0으로 시작하므로 평형 압력은 다음과 같습니다. 엑스. 평형 상수 자체도 알고 있다면이 정보를 사용하여 모르는 부분 압력을 찾을 수 있습니다.
초기 압력을 불러 피나는 그리고 두 반응물 모두 동일한 압력에 있어야합니다. 또한 방정식을 단순화하기 위해 다음과 같이 작성됩니다. 계수ㅏ, 비, 씨 과 디 1과 같습니다. 따라서 방정식을 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
이 방정식 재정렬 엑스 반응물에 대한 초기 압력과 평형 압력 간의 차이와 제품 값도 찾을 수 있습니다. 양변의 제곱근을 취하고 분수의 분모를 곱하고 조금 더 다시 배열하면 엑스 is :
반응물의 평형 압력이 다음과 같음을 알 때 이것은 평형 부분압 공식이됩니다. 피나는 – 엑스, 귀하의 제품은 엑스.
평형 압력 계산
예제를 통해 작업하면 접근 방식이 강화되고 방정식 사용에 더 익숙해집니다. 클로로 메탄 생성에 사용되는 반응을 고려하십시오.
와 케이피 = 5,900. 반응물의 초기 압력 (대기압, atm)은 다음과 같습니다. 피나는 = 0.75 기압. 이 값을 공식에 삽입하고 계산을 통해 부분 압력을 찾으십시오.
이것은 생성물의 평형 압력에 대한 값이며, 반응물에 대해서는 초기 값에서 이것을 빼기 만하면됩니다. 피나는 결과를 찾습니다. 여기에서 0.75 atm – 0.74 atm = 0.01 atm.