Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Berechnung der Gleichgewichtskonstante
- Wie sich die Temperatur auf die Gleichgewichtskonstante auswirkt
Reversible Reaktionen treten in beide Richtungen auf, aber jede reversible Reaktion stellt sich auf eine „Gleichgewichtsposition“ ein. Wenn Sie das Gleichgewicht einer solchen Reaktion charakterisieren wollen, beschreibt die Gleichgewichtskonstante das Gleichgewicht zwischen Produkten und Reaktanten. Die Berechnung der Gleichgewichtskonstante erfordert die Kenntnis der Konzentrationen der Produkte und der Reaktanten in der Reaktion, wenn sie sich im Gleichgewicht befinden. Der Wert der Konstante hängt auch von der Temperatur ab und davon, ob die Reaktion exotherm oder endotherm ist.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Für die generische Reaktion:
aA (g) + bB (g) - gG (g) + hH (g)
Hierbei sind die Kleinbuchstaben die Anzahl der Mole eines jeden Stoffes, die Großbuchstaben stehen für die chemischen Bestandteile der Reaktion und die Buchstaben in Klammern stehen für den Aggregatzustand. Sie finden die Gleichgewichtskonstante der Konzentration mit dem Ausdruck:
Kc = G h ÷ einb
Bei exothermen Reaktionen verringert ein Erhöhen der Temperatur den Wert der Konstante, und bei endothermen Reaktionen erhöht ein Erhöhen der Temperatur den Wert der Konstante.
Berechnung der Gleichgewichtskonstante
Die Formel für die Gleichgewichtskonstante bezieht sich auf eine generische „homogene“ Reaktion (bei gleichen Materiezuständen für die Produkte und Reaktanten):
aA (g) + bB (g) - gG (g) + hH (g)
Wo die Kleinbuchstaben die Molzahlen jeder Komponente in der Reaktion darstellen und die Großbuchstaben für die an der Reaktion beteiligten Chemikalien stehen und der Buchstabe (g) in Klammern den Aggregatzustand (in diesem Fall Gas) darstellt ).
Der folgende Ausdruck definiert die Gleichgewichtskonstante der Konzentration (Kc):
Kc = G h ÷ einb
Hier stehen die eckigen Klammern für die Konzentrationen (in Mol pro Liter) für jede der Reaktionskomponenten im Gleichgewicht. Beachten Sie, dass die Mol jeder Komponente in der ursprünglichen Reaktion nun Exponenten im Ausdruck sind. Wenn die Reaktion die Produkte bevorzugt, ist das Ergebnis größer als 1. Wenn sie die Reaktanten bevorzugt, ist es kleiner als 1.
Für inhomogene Reaktionen gelten dieselben Berechnungen, mit der Ausnahme, dass Feststoffe, reine Flüssigkeiten und Lösungsmittel in den Berechnungen einfach als 1 gezählt werden.
Die Gleichgewichtskonstante des Drucks (Kp) ist wirklich ähnlich, wird aber für Reaktionen mit Gasen verwendet. Anstelle der Konzentrationen werden Partialdrücke jeder Komponente verwendet:
Kp = pGG pHh ÷ pEINein pBb
Hier (S.G) ist der Druck der Komponente (G) und so weiter, und die Kleinbuchstaben stehen für die Anzahl der Mol in der Reaktionsgleichung.
Sie führen diese Berechnungen auf ganz ähnliche Weise durch, aber es hängt davon ab, wie viel Sie über die Mengen oder Drücke der Produkte und Reaktanten im Gleichgewicht wissen. Sie können die Konstante mit bekannten Anfangsgrößen und einer Gleichgewichtsgröße mit etwas Algebra bestimmen. Bei bekannten Gleichgewichtskonzentrationen oder -drücken ist dies jedoch im Allgemeinen einfacher.
Wie sich die Temperatur auf die Gleichgewichtskonstante auswirkt
Das Ändern des Drucks oder der Konzentrationen der in der Mischung vorhandenen Dinge ändert nicht die Gleichgewichtskonstante, obwohl beide die Gleichgewichtslage beeinflussen können. Diese Änderungen machen die von Ihnen vorgenommenen Änderungen in der Regel rückgängig.
Andererseits ändert die Temperatur die Gleichgewichtskonstante. Bei einer exothermen Reaktion (die Wärme freisetzt) verringert eine Erhöhung der Temperatur den Wert der Gleichgewichtskonstante. Bei endothermen Reaktionen, die Wärme absorbieren, erhöht eine Erhöhung der Temperatur den Wert der Gleichgewichtskonstante. Die spezifische Beziehung wird in der Van-Hoff-Gleichung beschrieben:
ln (K2 ÷ K1) = (-H0 ÷ R) × (1 / T2 - 1 / T1)
Wo (∆H0) ist die Änderung der Reaktionsenthalpie, (R) ist die universelle Gaskonstante, (T1) und T2) sind die Anfangs- und Endtemperaturen und (K1) und (K2) sind die Anfangs- und Endwerte der Konstanten.