Kemijsko ravnovesje opisuje "stanje dinamičnega ravnovesja" reverzibilne reakcije, kjer se reaktanti z isto hitrostjo spremenijo v produkte in obratno.
Kemiki to stanje označujejo s pomočjo ravnotežna konstanta, Kstr, in lahko uporabite celoten izraz za to konstanto, da določite ravnotežni tlak bodisi reaktantov bodisi produktov. Postopek zahteva malo algebre, vendar na koncu dobite preprosto enačbo, s katero lahko poiščete ravnotežni tlak za svojo reakcijo.
Konstanta ravnotežja
Postopek iskanja ravnotežnega tlaka je močno odvisen od tega, kako kemiki opisujejo ravnotežno stanje reakcije. Za generično reakcijo v plinski fazi:
Splošna formula za ravnotežno konstanto je:
Tukaj P_s se nanašajo na parcialne tlake plinov A, B, C in D (označeni z indeksi). Te formule si lahko zlahka zapomnite kot "produkti nad reaktanti", vendar je ta preprosta oblika veljavna le, če ima vsaka od komponent reakcije 1 stehiometrični koeficient (_a, b, c in d v zgornji enačbi). Ne pozabite, da je ta formula veljavna samo v ravnovesju.
V nekaterih primerih boste morda videli ravnotežno konstanto Kc, in enačba zanjo napisana v smislu molskih koncentracij, razmerje med tema dvema pa je:
V tej formuli ∆n je sprememba števila molov plina iz reaktantov v proizvode.
Preurejanje enačbe
Ključ rešitve te enačbe za iskanje ravnotežnega tlaka je uvedba količine x, kar ustreza spremembi od začetnega tlaka do ravnotežnega tlaka. Predstavljajte si, da poznate tlak reaktantov, vendar ne veste, kakšen bo v ravnovesju. V tem primeru lahko vsak ravnotežni tlak preprosto zapišete kot (začetni tlak = x).
Ker se izdelki v tem primeru začnejo z delnim tlakom 0 (ker jih ni), bo njihov ravnotežni tlak enak x. Če poznate tudi samo ravnovesno konstanto, lahko s pomočjo teh informacij poiščete delne tlake, ki jih ne poznate.
Pokličite začetni pritisk Pjaz in upoštevajte, da morata biti oba reaktanta pod istim tlakom. Za poenostavitev enačbe bo to zapisano z koeficientia, b, c in d enako 1. Tako lahko enačbo zapišete kot:
Preurejanje te enačbe za x vam omogoča, da ugotovite razliko med začetnim tlakom in ravnotežnim tlakom za vaše reaktante in vrednostjo tudi za izdelke. Potem ko vzamemo kvadratni koren obeh strani, pomnožimo z imenovalcem ulomka in še malo preuredimo, enačba za x je:
To postane ravnotežna formula delnega tlaka, ko opazite, da je ravnotežni tlak vaših reaktantov Pjaz – x, in za vaše izdelke je preprosto x.
Izračunajte ravnotežni tlak
Delo na primeru bo utrdilo pristop in vam pomagalo, da boste lažje uporabljali enačbo. Razmislite o reakciji, ki se uporablja za proizvodnjo klorometana:
S Kstr = 5,900. Začetni tlak reaktantov (v atmosferah, atm) je Pjaz = 0,75 atm. Vstavite te vrednosti v formulo in s pomočjo izračunov poiščite parcialne tlake:
To je vrednost za ravnotežne tlake izdelkov, za reaktante pa morate le to odšteti od začetne vrednosti Pjaz najti rezultat. Tu je 0,75 atm - 0,74 atm = 0,01 atm.