Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- De evenwichtsconstante berekenen
- Hoe temperatuur de evenwichtsconstante beïnvloedt
Omkeerbare reacties komen in beide richtingen voor, maar elke omkeerbare reactie bezinkt naar een "evenwichtspositie". Als u het evenwicht van een dergelijke reactie wilt karakteriseren, beschrijft de evenwichtsconstante de balans tussen de producten en reactanten. Het berekenen van de evenwichtsconstante vereist kennis van de concentraties van de producten en de reactanten in de reactie wanneer deze in evenwicht is. De waarde van de constante hangt ook af van de temperatuur en of de reactie exotherm of endotherm is.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Voor de generieke reactie:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Hier zijn de kleine letters het aantal mol van elk, de hoofdletters staan voor de chemische componenten van de reactie en de letters tussen haakjes vertegenwoordigen de toestand van de materie. Je vindt de evenwichtsconstante van concentratie met de uitdrukking:
Kc = g h ÷ eenb
Voor exotherme reacties vermindert het verhogen van de temperatuur de waarde van de constante en voor endotherme reacties verhoogt het verhogen van de temperatuur de waarde van de constante.
De evenwichtsconstante berekenen
De formule voor de evenwichtsconstante verwijst naar een generieke "homogene" reactie (waarbij de materietoestanden voor de producten en reactanten hetzelfde zijn), namelijk:
aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)
Waar de kleine letters het aantal mol van elke component in de reactie vertegenwoordigen en de hoofdletters de chemicaliën zijn die bij de reactie betrokken zijn en de letter (g) tussen haakjes de toestand van de materie weergeeft (gas, in dit geval ).
De volgende uitdrukking definieert de evenwichtsconstante van de concentratie (Kc):
Kc = g h ÷ eenb
Hier zijn de vierkante haakjes voor de concentraties (in mol per liter) voor elk van de componenten van de reactie, in evenwicht. Merk op dat de mol van elke component in de oorspronkelijke reactie nu exponenten zijn in de uitdrukking. Als de reactie de producten begunstigt, is het resultaat groter dan 1. Als het de reactanten begunstigt, zal het minder zijn dan 1.
Voor inhomogene reacties zijn de berekeningen hetzelfde, behalve dat vaste stoffen, zuivere vloeistoffen en oplosmiddelen allemaal gewoon als 1 in de berekeningen worden geteld.
De evenwichtsconstante van druk (Kp) is echt vergelijkbaar, maar het wordt gebruikt voor reacties waarbij gassen betrokken zijn. In plaats van de concentraties gebruikt het gedeeltelijke drukken van elke component:
Kp = pGg pHh ÷ pEENeen pBb
Hier, (pG) is de druk van component (G) enzovoort, en de kleine letters vertegenwoordigen het aantal mol in de vergelijking voor de reactie.
U voert deze berekeningen op een vergelijkbare manier uit, maar het hangt ervan af hoeveel u weet over de hoeveelheden of drukken van de producten en reactanten bij evenwicht. U kunt de constante bepalen met behulp van bekende beginwaarden en één evenwichtshoeveelheid met een beetje algebra, maar over het algemeen is het eenvoudiger met bekende evenwichtsconcentraties of drukken.
Hoe temperatuur de evenwichtsconstante beïnvloedt
Het veranderen van de druk of de concentraties van de dingen die in het mengsel aanwezig zijn, verandert de evenwichtsconstante niet, hoewel beide de evenwichtspositie kunnen beïnvloeden. Deze wijzigingen hebben de neiging het effect van de aangebrachte wijziging ongedaan te maken.
De temperatuur daarentegen verandert wel de evenwichtsconstante. Voor een exotherme reactie (reacties waarbij warmte vrijkomt), verhoogt het verhogen van de temperatuur de waarde van de evenwichtsconstante. Voor endotherme reacties, die warmte absorberen, verhoogt het verhogen van de temperatuur de waarde van de evenwichtsconstante. De specifieke relatie wordt beschreven in de vergelijking van van Hoff:
ln (K2 ÷ K1) = (−∆H0 ÷ R) × (1 / T2 - 1 / T1)
Waar (∆H0) is de verandering in enthalpie van de reactie, (R) is de universele gasconstante, (T1) en (T2) zijn de start- en eindtemperaturen, en (K1) en (K2) zijn de begin- en eindwaarden van de constante.