Kaip apskaičiuoti pusiausvyros slėgį

Cheminė pusiausvyra apibūdina grįžtamosios reakcijos „pastovią būseną“, kai reagentai tokiu pačiu greičiu virsta produktais ir atvirkščiai.

Chemikai apibūdina šią būseną naudodami pusiausvyros konstanta, K._p, ir jūs galite naudoti visą šios konstantos išraišką, norėdami nustatyti pusiausvyros slėgį reagentams ar produktams. Šiam procesui reikia šiek tiek algebros, tačiau pabaigoje gausite paprastą lygtį, kurią galėsite naudoti norėdami rasti pusiausvyros slėgį savo reakcijai.

Pusiausvyros slėgio nustatymo procesas labai priklauso nuo to, kaip chemikai apibūdina reakcijos pusiausvyros būseną. Jei reikia bendros reakcijos į dujų fazę:

Bendra pusiausvyros konstantos formulė yra:

Čia, P_ nurodo dalinį dujų A, B, C ir D slėgį (nurodytą abonentais). Šią formulę galite lengvai prisiminti kaip „produktus, palyginti su reagentais“, tačiau ši paprasta forma galioja tik tuo atveju, jei kiekvieno iš reakcijos komponentų stechiometrinis koeficientas yra 1 (_a, b, c ir d aukščiau pateiktoje lygtyje). Atminkite, kad ši formulė galioja tik esant pusiausvyrai.

Kai kuriais atvejais galite pamatyti vadinamą pusiausvyros konstantą K._c, ir jo lygybė, parašyta molinėmis koncentracijomis, ir šių dviejų santykis yra:

Šioje formulėje ∆n yra dujų molių skaičiaus pokytis nuo reagentų iki produktų.

Svarbiausias šios lygties sprendimo būdas rasti pusiausvyros slėgį yra kiekio įvedimas x, kuris atitinka pradinio slėgio pokytį pusiausvyros slėgiu. Įsivaizduokite, kad žinote reaguojančių medžiagų slėgį, bet nežinote, koks jis bus pusiausvyroje. Tokiu atveju kiekvieną pusiausvyros slėgį galite tiesiog parašyti kaip (pradinis slėgis = x).

Kadangi produktai šiuo atveju prasideda nuo dalinio 0 slėgio (nes jų nėra), jų pusiausvyros slėgis bus lygus x. Jei jūs taip pat žinote pusiausvyros konstantą, galite naudoti šią informaciją norėdami sužinoti nežinomą dalinį slėgį.

Iškvieskite pradinį slėgį P_i ir atkreipkite dėmesį, kad abu reagentai turi būti vienodo slėgio. Be to, norint supaprastinti lygtį, tai bus parašyta su koeficientaia, b, c ir d kaip lygus 1. Taigi lygtį galite parašyti taip:

Pertvarkyti šią lygtį x leidžia sužinoti skirtumą tarp pradinio slėgio ir pusiausvyros slėgio jūsų reagentams ir produktų vertės. Paėmus abiejų pusių kvadratinę šaknį, padauginus iš trupmens vardiklio ir dar šiek tiek pertvarkius, lygtis x yra:

Tai tampa pusiausvyros dalinio slėgio formule, kai pastebite, kad jūsų reagentų pusiausvyros slėgis yra P_i – xir jūsų produktams tai paprasčiausiai x.

Pateikdami pavyzdį įtvirtinsite požiūrį ir padėsite jums patogiau naudotis lygtimi. Apsvarstykite reakciją, naudojamą chlorometano gamybai:

Su K._p = 5,900. Reagentų pradinis slėgis (atmosferose, atm) yra P_i = 0,75 atm. Įterpkite šias reikšmes į formulę ir atlikite skaičiavimus, kad rastumėte dalinį slėgį:

Tai yra produktų pusiausvyros slėgio vertė, o reagentams tereikia tai atimti iš pradinės vertės P_i rasti rezultatą. Čia 0,75 atm - 0,74 atm = 0,01 atm.