Kaip apskaičiuoti Q reakciją

Kiekvienas chemijos studentas žino Le Chatelier principą, kuriame teigiama, kad bet koks temperatūros pokytis, slėgis, tūris ar koncentracija tam tikroje sistemoje paskatins sistemą sukurti naują pusiausvyrą valstija. Žinodami apie reakciją (pavyzdžiui, ar ji yra endoterminė, ar egzoterminė), galite tai panaudoti nuspėdami, kas nutiks, kai sistemai bus pritaikyti pokyčiai.

Tačiau yra kiekybiškesnis metodas, kurį galite naudoti norėdami nustatyti, kuria kryptimi reakcija bus palanki ir ar ji šiuo metu yra pusiausvyroje, ir tai vadinama reakcijos koeficientas. Išmokti apskaičiuoti reakcijos koeficientą tam tikrai reakcijai yra paprastas, bet galingas chemijos įrankis.

Reakcijos koeficientas yra būdas įvertinti santykinį reagentų ir produktų kiekį grįžtamajai reakcijai bet kuriuo laiko momentu. Jam suteikiamas simbolis Klausimas, ir jūs galite jį apskaičiuoti naudodami paprastą formulę, apimančią produktų ir reagentų koncentracijas (techniškai - „veiklą“) kartu su jų stechiometrinėmis konstantomis.

Reakcijos koeficientas ir pusiausvyros konstanta (K.) yra panašūs (bet ne tapatūs) dydžiai, o palyginus šiuos du momentus nurodoma, kuria kryptimi reakcija vyks tol, kol pasieks pusiausvyrą.

Lygtys Klausimas ir K. yra labai panašūs, priklausomai nuo reagentų ir produktų koncentracijos, tačiau tarp šių dviejų dydžių yra esminis skirtumas: Pusiausvyros konstantos lygtis yra tik galioja, kai sistema yra pusiausvyra (t. y. kai reakcijos į priekį greitis sutampa su atvirkštinės reakcijos greičiu).

Reakcijos koeficientas galioja visais laikais, todėl reakcijai nebūtina būti pusiausvyrai, kad galėtumėte ją apskaičiuoti. Tačiau kai reakcija yra pusiausvyroje, Klausimas = K, o abi lygtys duoda tą patį rezultatą.

Lygtis Klausimas, bendrai cheminių medžiagų reakcijai A, B, C ir D formos:

Skiriama:

Taigi iš esmės tai yra produktai, padauginti iš padalytų iš reagentų, padauginti kartu pakeltos iki galios, lygios jų stechiometrinėms konstantoms (t. y. kiekvieno komponento skaičiams reakcija). Tačiau svarbu pažymėti, kad kvadratiniai skliaustai šiame nurodo cheminių medžiagų veiklą.

Kietam ar grynam skysčiui terminas lygtyje Klausimas tinka vienam, todėl jų galima veiksmingai ignoruoti. Tirpikliui naudojate molinę frakciją, dujoms - dalinį slėgį (arba moliarumą), o ištirpusiai medžiagai - moliarumą.

Paprastas skaičiavimo pavyzdys leis jums pajusti, kaip apskaičiuoti Klausimas reakcijai. Imkitės reakcijos:

Esant moliarumui: [CO] = 1 M, [H₂O] = 1 M, [CO₂] = 2M ir [H₂] = 2 M, o pusiausvyros konstanta K. = 1. Atkreipkite dėmesį, kad šiuo atveju kiekvieno komponento stechiometrinės konstantos yra vienos, todėl jums nereikia jaudintis dėl galios skaičiuojant. Naudojant išraišką Klausimas suteikia:

Atminkite, kad ši vertė Klausimas yra didesnis už nurodytą K..

Yra trys pagrindiniai atvejai, kuriuos reikia apsvarstyti, norint suprasti, kokia yra jo vertė Klausimas sako tau: Klausimas > K., Klausimas = K. ir Klausimas < K.. Dėl Klausimas > K., tai reiškia, kad produktų yra daugiau, nei būtų pusiausvyroje, todėl reakcija pasikeis reagentų naudai.

Dėl Klausimas = K., reakcija yra pusiausvyroje ir tokia išliks, nebent kažkas sutrikdytų sistemą (pvz., jei pridėta šilumos ar padidėjęs slėgis).

Dėl Klausimas < K., reaguojančių medžiagų yra daugiau nei produktų, esančių pusiausvyroje, todėl reakcija vyks pirmyn ir skatina produktų susidarymą.