Kjemisk likevekt beskriver "steady state" av en reversibel reaksjon, der reaktantene blir til produktene og omvendt i samme hastighet.
Kjemikere karakteriserer denne tilstanden ved hjelp av likevektskonstant, Ks, og du kan bruke hele uttrykket for denne konstanten for å bestemme likevektstrykket for enten reaktantene eller produktene. Prosessen krever litt algebra, men til slutt får du en grei ligning du kan bruke til å finne likevektstrykket for din reaksjon.
Likevektskonstanten
Prosessen for å finne likevektstrykket avhenger sterkt av hvordan kjemikere beskriver en likevektstilstand for en reaksjon. For en generisk gassfasereaksjon:
Den generelle formelen for likevektskonstanten er:
Her, den P_s refererer til partialtrykket til gassene A, B, C og D (angitt med abonnement). Du kan huske denne formelen lett som "produkter over reaktanter", men denne enkle formen er bare gyldig hvis hver av komponentene i reaksjonen har 1 som sin støkiometriske koeffisient (_a, b, c og d i ligningen ovenfor). Husk at denne formelen bare er gyldig ved likevekt.
I noen tilfeller kan du se likevektskonstanten kalles Kc, og ligningen for den skrevet i form av molare konsentrasjoner, og forholdet mellom disse to er:
I denne formelen, ∆n er endringen i antall mol gass fra reaktantene til produktene.
Omorganisere ligningen
Nøkkelen til å løse denne ligningen for å finne likevektstrykket er å introdusere mengden x, som tilsvarer endringen fra begynnelsestrykket til likevektstrykket. Tenk deg at du kjenner reaktantens trykk, men ikke vet hva det vil være i likevekt. I så fall kan du ganske enkelt skrive hvert likevektstrykk som (starttrykk = x).
Siden produktene i dette tilfellet starter med et delvis trykk på 0 (fordi de ikke er tilstede), vil likevektstrykket være lik x. Forutsatt at du også kjenner likevektskonstanten i seg selv, kan du bruke denne informasjonen til å finne det delvise trykket du ikke kjenner.
Ring initialtrykket PJeg og merk at begge reaktantene må ha samme trykk. For å forenkle ligningen vil dette også skrives med koeffisienteren, b, c og d som lik 1. Så du kan skrive ligningen som:
Omorganisere denne ligningen for x lar deg finne forskjellen mellom starttrykket og likevektstrykket for reaktantene dine, og verdien for produktene også. Etter å ha tatt kvadratroten på begge sider, multiplisert med brøkens nevner og omorganisert litt mer, ligningen for x er:
Dette blir en formel for likevektstrykk når du merker at likevektstrykket til reaktantene dine er PJeg – x, og for produktene dine er det ganske enkelt x.
Beregn likevektstrykk
Å arbeide gjennom et eksempel vil sementere tilnærmingen og hjelpe deg å bli mer komfortabel med å bruke ligningen. Tenk på reaksjonen som ble brukt til å produsere klormetan:
Med Ks = 5,900. Reaktantene har et innledende trykk (i atmosfærer, atm) på PJeg = 0,75 atm. Sett inn disse verdiene i formelen og løp gjennom beregningene for å finne partialtrykket:
Dette er verdien for likevektstrykket til produktene, og for reaktantene er alt du trenger å gjøre å trekke dette fra den opprinnelige verdien PJeg for å finne resultatet. Her 0,75 atm - 0,74 atm = 0,01 atm.