가역적 반응은 양방향으로 발생하지만 모든 가역적 반응은 "평형"위치로 안정됩니다. 이러한 반응의 평형을 특성화하려는 경우 평형 상수는 생성물과 반응물 간의 균형을 설명합니다. 평형 상수를 계산하려면 반응이 평형에있을 때 반응에서 생성물과 반응물의 농도에 대한 지식이 필요합니다. 상수 값은 온도와 반응이 발열인지 흡열인지에 따라 달라집니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
일반적인 반응의 경우 :
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
여기서 소문자는 각각의 몰수이고 대문자는 반응의 화학 성분을 의미하며 괄호 안의 문자는 물질의 상태를 나타냅니다. 다음 식으로 농도의 평형 상수를 찾습니다.
케이씨 = [G]지 [H]h ÷ [A]ㅏ[비]비
발열 반응의 경우 온도를 높이면 상수 값이 감소하고 흡열 반응의 경우 온도를 높이면 상수 값이 증가합니다.
평형 상수 계산
평형 상수에 대한 공식은 다음과 같은 일반적인 "균질"반응 (생성물과 반응물의 물질 상태가 동일한 경우)을 참조합니다.
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
여기서 소문자는 반응에서 각 성분의 몰수를 나타내고 대문자는 반응에 관여하는 화학 물질을 나타내며 괄호 안의 문자 (g)는 물질의 상태를 나타냅니다. 케이스).
다음 식은 농도의 평형 상수 (K씨):
케이씨 = [G]지 [H]h ÷ [A]ㅏ[비]비
여기에서 대괄호는 평형 상태에서 반응의 각 성분에 대한 농도 (리터당 몰수)를 나타냅니다. 원래 반응에서 각 성분의 몰은 이제 표현식에서 지수입니다. 반응이 제품에 유리하면 결과는 1보다 커집니다. 반응물에 유리하면 1보다 작습니다.
비균질 반응의 경우 계산은 동일하지만 고체, 순수한 액체 및 용매는 계산에서 모두 1로 계산됩니다.
압력의 평형 상수 (K피)는 매우 유사하지만 가스와 관련된 반응에 사용됩니다. 농도 대신 각 구성 요소의 부분 압력을 사용합니다.
케이피 = p지지 피Hh ÷ pㅏㅏ 피비비
여기, (p지)는 성분 (G) 등의 압력이고 소문자는 반응 방정식의 몰 수를 나타냅니다.
이러한 계산을 매우 유사한 방식으로 수행하지만 평형 상태에서 생성물과 반응물의 양이나 압력에 대해 얼마나 알고 있는지에 따라 다릅니다. 알려진 초기 양과 약간의 대수로 하나의 평형 양을 사용하여 상수를 결정할 수 있지만 일반적으로 알려진 평형 농도 또는 압력을 사용하면 더 간단합니다.
온도가 평형 상수에 미치는 영향
압력이나 혼합물에 존재하는 물질의 농도를 변경해도 평형 상수가 변경되지는 않습니다. 둘 다 평형 위치에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 변경 사항은 변경 사항의 효과를 취소하는 경향이 있습니다.
반면에 온도는 평형 상수를 변경합니다. 발열 반응 (열을 방출하는 반응)의 경우 온도를 높이면 평형 상수 값이 감소합니다. 열을 흡수하는 흡열 반응의 경우 온도를 높이면 평형 상수 값이 증가합니다. 구체적인 관계는 van’t Hoff 방정식에 설명되어 있습니다.
ln (K2÷ 케이1) = (−∆H0÷ R) × (1 / T2 -1 / T1)
어디 (∆H0)는 반응 엔탈피의 변화, (R)은 보편적 기체 상수, (T1) 및 (T2)는 시작 및 최종 온도이며 (K1) 및 (K2)는 상수의 시작 및 최종 값입니다.