Каждый студент-химик знает принцип Ле Шателье, согласно которому любое изменение температуры давление, объем или концентрация в данной системе приведет к тому, что система установит новое равновесие. государственный. Зная о реакции (например, является ли она эндотермической или экзотермической), вы можете использовать ее, чтобы предсказать, что произойдет, когда в системе произойдут изменения.
Но есть более количественный метод, который вы можете использовать, чтобы определить, в каком направлении будет развиваться реакция, и находится ли она в настоящее время в равновесии, и это называется коэффициент реакции. Научиться вычислять коэффициент реакции для данной реакции - простой, но мощный инструмент в химии.
Объяснение коэффициента реакции
Коэффициент реакции - это способ количественной оценки относительных количеств реагентов и продуктов для обратимой реакции в любой момент времени. Ему присвоен символ Q, и вы можете рассчитать его, используя простую формулу, включающую концентрации (технически «активности») продуктов и реагентов, а также их стехиометрические константы.
Коэффициент реакции и константа равновесия (K) являются похожими (но не идентичными) величинами, и сравнение этих двух в любой момент времени покажет вам, в каком направлении будет развиваться реакция, пока не достигнет равновесия.
Разница между Q и K
Уравнения для Q а также K очень похожи, в зависимости от концентраций реагентов и продуктов, но есть существенное различие между двумя величинами: уравнение константы равновесия имеет вид Только действительно, когда система находится на равновесие (т.е. когда скорость прямой реакции совпадает со скоростью обратной реакции).
Коэффициент реакции действителен при все время, поэтому для ее расчета необязательно, чтобы реакция была равновесной. Однако, когда реакция находится в равновесии, Q = K, и два уравнения дают одинаковый результат.
Рассчитайте Q для реакции
Уравнение для Q, для общей реакции между химическими веществами А, B, C а также D формы:
Дан кем-то:
Таким образом, по сути, это произведения, умноженные вместе, деленные на реактивы, умноженные вместе, каждый возведены в степень, равную их стехиометрическим константам (т. е. количеству каждого компонента в реакция). Однако важно отметить, что квадратные скобки здесь относятся к активности химических веществ.
Для твердого тела или чистой жидкости член в уравнении для Q работает до одного, и поэтому их можно эффективно игнорировать. Для растворителя используется мольная доля, для газа - парциальное давление (или молярность), а для растворенного вещества - молярность.
Простой пример расчета поможет вам понять, как рассчитать Q для реакции. Возьмите реакцию:
При молярности: [CO] = 1 M, [H2O] = 1 млн, [CO2] = 2M и [H2] = 2 M, а константа равновесия K = 1. Обратите внимание, что стехиометрические константы для каждого из компонентов в этом случае равны единице, поэтому вам не нужно беспокоиться о мощности при вычислении. Используя выражение для Q дает:
Обратите внимание, что это значение для Q больше заданного значения для K.
Интерпретация Q
Чтобы понять, в чем ценность Q говорит тебе: Q > K, Q = K а также Q < K. Для Q > K, это означает, что присутствует больше продуктов, чем было бы в состоянии равновесия, и поэтому реакция сдвинется в пользу реагентов.
Для Q = K, реакция находится в равновесии и будет оставаться таковой, если что-то не нарушит работу системы (например, если добавлено тепло или повышено давление).
Для Q < K, реагентов больше, чем присутствующих продуктов, чем в состоянии равновесия, и поэтому реакция будет протекать в прямом направлении и будет способствовать образованию продуктов.
