Reverzibilné reakcie sa vyskytujú v oboch smeroch, ale každá reverzibilná reakcia sa ustáli v „rovnovážnej“ polohe. Ak chcete charakterizovať rovnováhu takejto reakcie, rovnovážna konštanta popisuje rovnováhu medzi produktmi a reaktantmi. Výpočet rovnovážnej konštanty vyžaduje znalosť koncentrácií produktov a reaktantov v reakcii, keď je v rovnováhe. Hodnota konštanty tiež závisí od teploty a od toho, či je reakcia exotermická alebo endotermická.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Pre všeobecnú reakciu:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Tu sú malé písmená počet mólov každého z nich, veľké písmená znamenajú chemické zložky reakcie a písmená v zátvorkách vyjadrujú stav látky. Rovnovážnu konštantu koncentrácie nájdete s výrazom:
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]a[B]b
Pri exotermických reakciách sa zvyšovaním teploty znižuje hodnota konštanty a pri endotermických reakciách sa zvyšovaním teploty zvyšuje hodnota konštanty.
Výpočet rovnovážnej konštanty
Vzorec pre rovnovážnu konštantu odkazuje na všeobecnú „homogénnu“ reakciu (kde sú skupenské stavy látok pre produkty a reaktanty rovnaké), čo je:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Kde malé písmená predstavujú počet mólov každej zložky v reakcii a veľké písmená zastupujú chemikálie zúčastňujúce sa na reakcii a písmeno (g) v zátvorkách predstavuje stav látky (plyn, v tomto prípade).
Nasledujúci výraz definuje rovnovážnu konštantu koncentrácie (K.c):
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]a[B]b
Tu uvedené hranaté zátvorky zodpovedajú koncentráciám (v móloch na liter) pre každú zo zložiek reakcie v rovnováhe. Všimnite si, že moly každej zložky v pôvodnej reakcii sú teraz vo výraze exponentmi. Ak reakcia uprednostňuje produkty, bude výsledok väčší ako 1. Ak zvýhodňuje reaktanty, bude to menej ako 1.
Pre nehomogénne reakcie sú výpočty rovnaké, okrem tuhých látok sa čisté kvapaliny a rozpúšťadlá pri výpočtoch počítajú ako 1.
Rovnovážna konštanta tlaku (Kp) je naozaj podobný, ale používa sa pri reakciách zahŕňajúcich plyny. Namiesto koncentrácií využíva parciálne tlaky každej zložky:
Kp = strGg pHh ÷ strAa pBb
Tu (strG) je tlak zložky (G) atď. a malé písmená predstavujú počet mólov v rovnici reakcie.
Tieto výpočty vykonávate dosť podobným spôsobom, ale záleží to na tom, koľko viete o množstvách alebo tlakoch produktov a reaktantov v rovnováhe. Konštantu môžete určiť pomocou známych počiatočných množstiev a jedného rovnovážneho množstva s trochou algebry, ale všeobecne je to jednoduchšie so známymi rovnovážnymi koncentráciami alebo tlakmi.
Ako teplota ovplyvňuje rovnovážnu konštantu
Zmena tlaku alebo koncentrácií látok prítomných v zmesi nemení rovnovážnu konštantu, aj keď obidve tieto skutočnosti môžu mať vplyv na rovnovážnu polohu. Tieto zmeny majú tendenciu vrátiť späť účinok vykonanej zmeny.
Teplota na druhej strane mení rovnovážnu konštantu. Pri exotermickej reakcii (reakcii, pri ktorej sa uvoľňuje teplo) sa zvýšením teploty zníži hodnota rovnovážnej konštanty. Pri endotermických reakciách, ktoré absorbujú teplo, sa zvýšením teploty zvyšuje hodnota rovnovážnej konštanty. Konkrétny vzťah je opísaný vo Van’t Hoffovej rovnici:
ln (K.2÷ K1) = (−∆H0÷ P) × (1 / T.2 - 1 / T.1)
Kde (∆H0) je zmena entalpie reakcie, (R) je univerzálna plynová konštanta, (T1) a (T.2) sú počiatočné a konečné teploty a (K.1) a (K.2) sú počiatočné a konečné hodnoty konštanty.