Každý študent chémie pozná Le Chatelierov princíp, ktorý hovorí, že každá zmena teploty, tlak, objem alebo koncentrácia v danom systéme povedie systém k nastoleniu novej rovnováhy štát. Vďaka znalostiam reakcie (napríklad či je endotermická alebo exotermická), môžete pomocou nej predpovedať, čo sa stane, keď dôjde k zmene uloženej v systéme.
Existuje však kvantitatívnejšia metóda, ktorú môžete použiť na určenie toho, ktorý smer bude reakcia uprednostňovať, a či je alebo nie je v súčasnosti v rovnováhe. Toto sa nazýva reakčný kvocient. Naučiť sa vypočítať reakčný kvocient pre danú reakciu je jednoduchý, ale účinný nástroj v chémii.
Vysvetlil sa reakčný kvocient
Reakčný kvocient je spôsob kvantifikácie relatívneho množstva reaktantov a produktov pre reverzibilnú reakciu v ktoromkoľvek okamihu. Je označený symbolom Qa môžete ich vypočítať pomocou jednoduchého vzorca zahŕňajúceho koncentrácie (technicky „aktivity“) produktov a reaktantov spolu s ich stechiometrickými konštantami.
Reakčný kvocient a rovnovážna konštanta (
K) sú podobné (ale nie identické) veličiny a porovnanie týchto dvoch v ľubovoľnom danom čase vám napovie, akým smerom bude reakcia prebiehať, kým nedosiahne rovnováhu.Rozdiel medzi Q a K.
Rovnice pre Q a K sú si veľmi podobné, v závislosti od koncentrácií reaktantov a produktov, ale medzi týmito dvoma veličinami je zásadný rozdiel: Rovnovážna konštantná rovnica je iba platné, keď je systém v rovnováha (t.j. keď sa rýchlosť doprednej reakcie zhoduje s rýchlosťou reverznej reakcie).
Reakčný kvocient je platný pri stále, takže na to, aby ste to mohli vypočítať, nemusí byť reakcia v rovnováhe. Keď je však reakcia v rovnováhe, Q = K, a obe rovnice dávajú rovnaký výsledok.
Vypočítajte Q pre reakciu
Rovnica pre Q, na všeobecnú reakciu medzi chemikáliami A, B, C. a D formulára:
Je daný:
V zásade teda ide o produkty vynásobené spolu vydelené reaktantmi navzájom zvýšený na výkon rovný ich stechiometrickým konštantám (t. j. čísla každej zložky v reakcia). Je však dôležité poznamenať, že hranaté zátvorky v tomto texte odkazujú na činnosti chemických látok.
Pre tuhú alebo čistú kvapalinu je to výraz v rovnici pre Q vyjde jednému, a tak ich možno efektívne ignorovať. Pre rozpúšťadlo použijete molárnu frakciu, pre plyn parciálny tlak (alebo molaritu) a pre rozpustenú látku použijete molaritu.
Jednoduchý príklad výpočtu poskytne prehľad o spôsobe výpočtu Q na reakciu. Vezmite reakciu:
S podobami: [CO] = 1 M, [H2O] = 1 M, [CO2] = 2 M a [H2] = 2 M a rovnovážna konštanta K = 1. Upozorňujeme, že stechiometrické konštanty pre každú zo zložiek sú v tomto prípade jedna, takže si pri výpočte nemusíte robiť starosti s mocnosťami. Použitie výrazu pre Q dáva:
Upozorňujeme, že táto hodnota pre Q je väčšie ako zadaná hodnota pre K.
Tlmočenie Q
Existujú tri hlavné prípady, ktoré je potrebné zvážiť, aby ste pochopili, aká je hodnota Q povie ti: Q > K, Q = K a Q < K. Pre Q > KTo znamená, že je prítomných viac produktov, ako by bolo v rovnováhe, a preto sa reakcia posunie v prospech reaktantov.
Pre Q = K, reakcia je v rovnováhe a zostane taká, pokiaľ niečo neruší systém (napr. ak sa pridá teplo alebo zvýši tlak).
Pre Q < K, je prítomných viac reaktantov ako produktov ako v rovnovážnom stave, a preto bude reakcia prebiehať smerom dopredu a bude podporovať tvorbu produktov.