Cum se calculează presiunile de echilibru

Echilibrul chimic descrie „starea de echilibru” a unei reacții reversibile, în care reactanții se transformă în produse și invers în același ritm.

Chimiștii caracterizează această stare folosind constanta de echilibru, K_p, și puteți utiliza expresia completă pentru această constantă pentru a determina presiunea de echilibru fie pentru reactanți, fie pentru produse. Procesul necesită un pic de algebră, dar la final, veți obține o ecuație simplă pe care o puteți folosi pentru a găsi presiunea de echilibru pentru reacția dvs.

Procesul de găsire a presiunii de echilibru depinde în mare măsură de modul în care chimiștii descriu o stare de echilibru pentru o reacție. Pentru o reacție generică în fază gazoasă:

Formula generală pentru constanta de echilibru este:

Aici P_s se referă la presiunile parțiale ale gazelor A, B, C și D (indicate prin indicii). Vă puteți aminti cu ușurință această formulă ca „produse peste reactanți”, dar această formă simplă este valabilă numai dacă fiecare dintre componentele reacției are 1 ca coeficient stoichiometric (_a

În unele cazuri, s-ar putea vedea constantă de echilibru numită K_c, iar ecuația pentru aceasta scrisă în termeni de concentrații molare, iar relația dintre acestea două este:

În această formulă, ∆n este modificarea numărului de moli de gaz de la reactanți la produse.

Cheia pentru rezolvarea acestei ecuații pentru a găsi presiunea de echilibru este introducerea cantității X, care corespunde schimbării de la presiunile inițiale la presiunea de echilibru. Imaginați-vă că cunoașteți presiunea reactanților, dar nu știți ce va fi la echilibru. În acest caz, puteți scrie pur și simplu fiecare presiune de echilibru ca (presiune inițială = X).

Deoarece produsele în acest caz încep cu o presiune parțială de 0 (pentru că nu sunt prezente), presiunea lor de echilibru va fi egală cu X. Cu condiția să cunoașteți și constanta de echilibru în sine, puteți utiliza aceste informații pentru a găsi presiunile parțiale pe care nu le cunoașteți.

Apelați presiunea inițială P_eu și rețineți că ambii reactanți trebuie să fie la aceeași presiune. De asemenea, pentru a simplifica ecuația, aceasta va fi scrisă cu coeficiențiA, b, c și d egal cu 1. Deci, puteți scrie ecuația ca:

Rearanjarea acestei ecuații pentru X vă permite să găsiți diferența dintre presiunea inițială și presiunea de echilibru pentru reactanții dvs. și valoarea și pentru produse. După ce ați luat rădăcina pătrată a ambelor părți, înmulțind cu numitorul fracției și rearanjând puțin mai mult, ecuația pentru X este:

Aceasta devine o formulă de presiune parțială de echilibru atunci când observați că presiunea de echilibru a reactanților dvs. este P_eu – X, iar pentru produsele dvs. este pur și simplu X.

Lucrarea printr-un exemplu va cimenta abordarea și vă va ajuta să vă simțiți mai confortabil cu utilizarea ecuației. Luați în considerare reacția utilizată pentru a produce clorometan:

Cu K_p = 5,900. Reactanții au o presiune inițială (în atmosfere, atm) de P_eu = 0,75 atm. Introduceți aceste valori în formulă și parcurgeți calculele pentru a găsi presiunile parțiale:

Aceasta este valoarea pentru presiunile de echilibru ale produselor, iar pentru reactanți, tot ce trebuie să faceți este să scădeți acest lucru din valoarea inițială P_eu pentru a găsi rezultatul. Aici, 0,75 atm - 0,74 atm = 0,01 atm.