Cum se determină constanta de echilibru a unei reacții?

Reacțiile reversibile apar în ambele direcții, dar fiecare reacție reversibilă se instalează într-o poziție de „echilibru”. Dacă doriți să caracterizați echilibrul unei astfel de reacții, constanta de echilibru descrie echilibrul dintre produse și reactanți. Calculul constantei de echilibru necesită cunoașterea concentrațiilor produselor și a reactanților din reacție atunci când se află la echilibru. Valoarea constantei depinde și de temperatură și de reacția exotermă sau endotermă.

TL; DR (Prea lung; Nu am citit)

Pentru reacția generică:

aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)

Aici, literele minuscule reprezintă numărul de alunițe ale fiecăruia, literele majuscule reprezintă componentele chimice ale reacției, iar literele dintre paranteze reprezintă starea materiei. Găsiți constanta de echilibru a concentrației cu expresia:

K_c = [G]^g [H]^h ÷ [A]^A[B]^b

Pentru reacțiile exoterme, creșterea temperaturii reduce valoarea constantei, iar pentru reacțiile endoterme, creșterea temperaturii crește valoarea constantei.

Formula constantei de echilibru face trimiteri la o reacție generică „omogenă” (unde stările de materie pentru produse și reactanți sunt aceleași), care este:

aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)

Unde literele minuscule reprezintă numerele de alunițe ale fiecărei componente din reacție și literele mari înlocuiți substanțele chimice implicate în reacție și litera (g) dintre paranteze reprezintă starea materiei (gaz, în acest document) caz).

Următoarea expresie definește constanta de echilibru a concentrației (K_c):

K_c = [G]^g [H]^h ÷ [A]^A[B]^b

Aici, parantezele pătrate sunt pentru concentrațiile (în moli pe litru) pentru fiecare dintre componentele reacției, la echilibru. Rețineți că molii fiecărui component din reacția originală sunt acum exponenți în expresie. Dacă reacția favorizează produsele, atunci rezultatul va fi mai mare de 1. Dacă favorizează reactanții, acesta va fi mai mic de 1.

Pentru reacțiile neomogene, calculele sunt aceleași, cu excepția solidelor, a lichidelor pure și a solvenților, toate fiind numărate pur și simplu ca 1 în calcule.

Constanta de echilibru a presiunii (K_p) este într-adevăr similar, dar este utilizat pentru reacții care implică gaze. În loc de concentrații, folosește presiuni parțiale ale fiecărei componente:

K_p = p_G^g p_H^h ÷ p_A^A p_B^b

Aici, (p_G) este presiunea componentei (G) și așa mai departe, iar literele minuscule reprezintă numărul de moli din ecuația reacției.

Efectuați aceste calcule într-un mod destul de similar, dar depinde de cât de mult știți despre cantitățile sau presiunile produselor și reactanților la echilibru. Puteți determina constanta folosind cantități inițiale cunoscute și o cantitate de echilibru cu un pic de algebră, dar, în general, este mai simplă cu concentrații sau presiuni de echilibru cunoscute.

Modificarea presiunii sau a concentrațiilor lucrurilor prezente în amestec nu modifică constanta de echilibru, deși ambele pot afecta poziția de echilibru. Aceste modificări tind să anuleze efectul modificării pe care ați făcut-o.

Temperatura, pe de altă parte, schimbă constanta de echilibru. Pentru o reacție exotermă (cele care eliberează căldură), creșterea temperaturii reduce valoarea constantei de echilibru. Pentru reacțiile endotermice, care absorb căldura, creșterea temperaturii crește valoarea constantei de echilibru. Relația specifică este descrisă în ecuația van’t Hoff:

ln (K₂÷ K₁) = (−∆H⁰÷ R) × (1 / T₂ - 1 / T₁)

Unde (∆H⁰) este modificarea entalpiei reacției, (R) este constanta gazului universal, (T₁) Si t₂) sunt temperaturile inițiale și finale și (K₁) și (K₂) sunt valorile inițiale și finale ale constantei.