모든 화학 학생은 온도의 변화에 따라 르 샤 틀리에의 원리를 알고 있습니다. 주어진 시스템의 압력, 부피 또는 농도는 시스템이 새로운 균형을 이루도록 유도합니다. 상태. 반응에 대한 지식 (예: 흡열인지 발열인지 여부)을 사용하여 시스템에 적용된 변경 사항이있을 때 어떤 일이 발생할지 예측할 수 있습니다.
그러나 반응이 어느 방향에 유리할지, 현재 평형 상태인지 여부를 결정하는 데 사용할 수있는보다 정량적 인 방법이 있습니다. 반응 지수. 주어진 반응에 대한 반응 지수를 계산하는 방법을 배우는 것은 간단하지만 화학에서 강력한 도구입니다.
설명 된 반응 지수
반응 지수는 어느 시점에서든 가역적 반응을 위해 반응물과 생성물의 상대적인 양을 정량화하는 방법입니다. 기호가 주어집니다 큐, 제품 및 반응물의 농도 (기술적으로 "활성")와 화학 양론 상수를 포함하는 간단한 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
반응 지수와 평형 상수 (케이)는 비슷한 (하지만 동일하지는 않음) 양이며, 주어진 시점에서 두 가지를 비교하면 반응이 평형에 도달 할 때까지 진행되는 방향을 알 수 있습니다.
Q와 K의 차이점
에 대한 방정식 큐 과 케이 반응물과 생성물의 농도에 따라 매우 유사하지만 두 양 사이에는 중요한 차이가 있습니다. 평형 상수 방정식은 다음과 같습니다. 뿐 시스템이있을 때 유효 평형 (즉, 순방향 반응의 속도가 역반응의 속도와 일치 할 때).
반응 지수는 다음에서 유효합니다. 항상, 그래서 당신이 그것을 계산하기 위해 반응이 평형 일 필요는 없습니다. 그러나 반응이 평형 일 때 큐 = 케이, 두 방정식은 동일한 결과를 제공합니다.
반응에 대한 Q 계산
에 대한 방정식 큐, 화학 물질 간의 일반적인 반응 ㅏ, 비, 씨 과 디 형식 :
다음에 의해 주어집니다.
따라서 본질적으로 함께 곱한 생성물을 함께 곱한 반응물로 나눈 것입니다. 화학 양 론적 상수 (즉, 각 구성 요소의 수)와 같은 거듭 제곱으로 올립니다. 반응). 그러나 여기에있는 대괄호는 화학 물질의 활동을 나타냅니다.
고체 또는 순수한 액체의 경우 방정식의 용어는
큐 하나에 대해 작동하므로 효과적으로 무시할 수 있습니다. 용매의 경우 몰 분율을 사용하고 기체의 경우 부분 압력 (또는 몰 농도)을 사용하고 용질의 경우 몰 농도를 사용합니다.간단한 예제 계산을 통해 계산 방법에 대한 느낌을 얻을 수 있습니다. 큐 반응을 위해. 반응을 보자 :
어금니로: [CO] = 1 M, [H2O] = 1M, [CO2] = 2M 및 [H2] = 2M, 평형 상수 케이 = 1. 이 경우 각 성분에 대한 화학 양론 상수는 하나이므로 계산시 검정력에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 식 사용 큐 제공합니다 :
이 값은 큐 주어진 값보다 큽니다. 케이.
Q 해석
가치를 이해하기 위해 고려해야 할 세 가지 주요 사례가 있습니다. 큐 당신에게 말한다: 큐 > 케이, 큐 = 케이 과 큐 < 케이. 에 대한 큐 > 케이, 이것은 평형 상태에서 존재하는 것보다 더 많은 생성물이 존재한다는 것을 의미하므로 반응이 반응물에 유리하게 이동합니다.
에 대한 큐 = 케이, 반응은 평형 상태에 있고 무언가가 시스템을 방해하지 않는 한 (예: 열이 추가되거나 압력이 증가하는 경우) 그대로 유지됩니다.
에 대한 큐 < 케이, 평형 상태보다 존재하는 생성물보다 반응물이 더 많으므로 반응은 순방향으로 진행되고 생성물 형성에 유리합니다.