Atgriezeniskas reakcijas notiek abos virzienos, bet katra atgriezeniskā reakcija nosēžas līdzsvara stāvoklī. Ja vēlaties raksturot šādas reakcijas līdzsvaru, līdzsvara konstante apraksta līdzsvaru starp produktiem un reaģentiem. Lai aprēķinātu līdzsvara konstanti, ir nepieciešamas zināšanas par produktu un reaģentu koncentrācijām reakcijā, kad tā ir līdzsvara stāvoklī. Konstantes vērtība ir atkarīga arī no temperatūras un no tā, vai reakcija ir eksotermiska vai endotermiska.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Vispārējai reakcijai:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Šeit mazie burti ir katra molu skaits, lielie burti apzīmē reakcijas ķīmiskos komponentus, un iekavās esošie burti attēlo vielas stāvokli. Koncentrācijas līdzsvara konstante atrodama ar izteicienu:
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]a[B]b
Eksotermiskām reakcijām temperatūras paaugstināšana samazina konstantes vērtību, bet endotermiskām reakcijām - temperatūras paaugstināšana palielina konstantes vērtību.
Aprēķinot līdzsvara konstanti
Līdzsvara konstantes formula norāda uz vispārēju “viendabīgu” reakciju (kur produktu un reaģentu vielas stāvokļi ir vienādi), kas ir:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Ja mazie burti apzīmē katra komponenta molu skaitu reakcijā, un lielie burti iestāties par reakcijā iesaistītajām ķīmiskajām vielām, un iekavās (g) esošais burts apzīmē vielas (gāzes gadījumā).
Šī izteiksme nosaka koncentrācijas līdzsvara konstanti (Kc):
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]a[B]b
Šeit kvadrātiekavās ir norādītas koncentrācijas (molos uz litru) katram reakcijas komponentam līdzsvara stāvoklī. Ņemiet vērā, ka katra komponenta moli sākotnējā reakcijā tagad ir izteiksmes eksponenti. Ja reakcija dod priekšroku produktiem, tad rezultāts būs lielāks par 1. Ja tas dod priekšroku reaģentiem, tas būs mazāks par 1.
Nehomogēnām reakcijām aprēķini ir vienādi, izņemot to, ka cietās vielas, tīros šķidrumus un šķīdinātājus aprēķinos vienkārši pieskaita kā 1.
Spiediena līdzsvara konstante (Klpp) ir patiešām līdzīgs, taču to izmanto reakcijām, kas saistītas ar gāzēm. Koncentrāciju vietā tā izmanto katra komponenta daļēju spiedienu:
Klpp = lppGg lppHh ÷ lppAa lppBb
Lūk, (lppG) ir komponenta (G) un tā tālāk spiediens, un mazie burti apzīmē molu skaitu reakcijas vienādojumā.
Jūs veicat šos aprēķinus diezgan līdzīgā veidā, bet tas ir atkarīgs no tā, cik daudz jūs zināt par produktu un reaģentu daudzumu vai spiedienu līdzsvarā. Konstantu varat noteikt, izmantojot zināmas sākotnējās summas un vienu līdzsvara daudzumu ar mazliet algebras, taču parasti tas ir vienkāršāk ar zināmām līdzsvara koncentrācijām vai spiedieniem.
Kā temperatūra ietekmē līdzsvara konstanti
Mainot maisījumā esošo vielu spiedienu vai koncentrāciju, līdzsvara konstante nemainās, lai gan abi šie faktori var ietekmēt līdzsvara stāvokli. Šīs izmaiņas mēdz atsaukt jūsu veikto izmaiņu ietekmi.
Turpretī temperatūra maina līdzsvara konstanti. Eksotermiskai reakcijai (tādām, kas izdala siltumu) temperatūras paaugstināšana samazina līdzsvara konstantes vērtību. Endotermiskām reakcijām, kas absorbē siltumu, temperatūras paaugstināšana palielina līdzsvara konstantes vērtību. Konkrētās attiecības ir aprakstītas van’t Hofa vienādojumā:
ln (K.2÷ K1) = (−∆H0÷ R) × (1 / T.2 - 1 / T1)
Kur (∆H0) ir reakcijas entalpijas izmaiņas, (R) ir universālā gāzes konstante (T1) un (T.2) ir sākuma un beigu temperatūra, un (K1) un (K.2) ir konstantes sākuma un beigu vērtības.