Reverzibilne reakcije se pojavijo v obe smeri, vendar se vsaka reverzibilna reakcija umesti v položaj "ravnotežja". Če želite označiti ravnotežje takšne reakcije, ravnotežna konstanta opisuje ravnovesje med produkti in reaktanti. Izračun ravnotežne konstante zahteva poznavanje koncentracij produktov in reaktantov v reakciji, ko je ta v ravnovesju. Vrednost konstante je odvisna tudi od temperature in od tega, ali je reakcija eksotermna ali endotermna.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Za generično reakcijo:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Tu so male črke število molov vsakega, velike črke predstavljajo kemične sestavine reakcije, črke v oklepajih pa predstavljajo stanje snovi. Konstanto ravnotežja koncentracije najdete z izrazom:
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]a[B]b
Pri eksotermnih reakcijah zvišanje temperature zmanjša vrednost konstante, pri endotermnih reakcijah pa povečanje vrednosti konstante.
Izračun ravnotežne konstante
Formula za ravnotežno konstanto se sklicuje na generično "homogeno" reakcijo (kjer so snovi v proizvodih in reaktantih enaka), ki je:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Kjer male črke predstavljajo številke molov vsake komponente v reakciji, velike črke pa namesto kemikalij, ki sodelujejo v reakciji, črka (g) v oklepajih predstavlja stanje snovi (plin v tem primeru Ovitek).
Naslednji izraz določa ravnotežno konstanto koncentracije (Kc):
Kc = [G]g [H]h ÷ [A]a[B]b
Tu so oglati oklepaji za koncentracije (v molih na liter) za vsako komponento reakcije v ravnovesju. Upoštevajte, da so moli vsake komponente v prvotni reakciji zdaj eksponenti izraza. Če reakcija daje prednost proizvodom, bo rezultat večji od 1. Če favorizira reaktante, bo manj kot 1.
Pri nehomogenih reakcijah so izračuni enaki, razen če trdne snovi, čiste tekočine in topila v izračunih preprosto štejemo kot 1.
Konstanta ravnotežja tlaka (Kstr) je res podoben, vendar se uporablja za reakcije s plini. Namesto koncentracij uporablja delne tlake vsake komponente:
Kstr = pGg strHh ÷ pAa strBb
Tukaj (strG) je tlak komponente (G) in tako naprej, male črke pa predstavljajo število molov v enačbi za reakcijo.
Te izračune izvajate na precej podoben način, vendar je odvisno od tega, koliko veste o količinah ali tlakih produktov in reaktantov v ravnovesju. Konstanto lahko določite z uporabo znanih začetnih količin in ene ravnotežne količine z malo algebre, vendar je na splošno bolj enostavno pri znanih ravnotežnih koncentracijah ali tlakih.
Kako temperatura vpliva na ravnotežno konstanto
Sprememba tlaka ali koncentracije stvari, ki so v zmesi, ne spremeni ravnotežne konstante, čeprav lahko oboje vpliva na položaj ravnotežja. Te spremembe običajno razveljavijo učinek spremembe, ki ste jo naredili.
Po drugi strani pa temperatura spremeni ravnotežno konstanto. Za eksotermno reakcijo (takšno, ki sprošča toploto) zvišanje temperature zmanjša vrednost ravnotežne konstante. Za endotermne reakcije, ki absorbirajo toploto, zvišanje temperature poveča vrednost ravnotežne konstante. Specifično razmerje je opisano v va't Hoffovi enačbi:
ln (K2÷ K1) = (−∆H0÷ R) × (1 / T2 - 1 / T1)
Kje (∆H0) je sprememba entalpije reakcije, (R) je univerzalna plinska konstanta, (T1) in (T2) so začetna in končna temperatura in (K1) in (K2) so začetna in končna vrednost konstante.