Co jsou rovnovážné konstanty?
Některé chemické akce probíhají nevratně v jednom směru.Jedním z příkladů je spalování plynu vodíku (H) v kyslíku (O) za vzniku vody, jak je uvedeno ve vzorci 2 H 2 + o 2 ' 2 H 2 o.Opačná reakce, 2 h 2 o ' 2 h 2 + o 2 se za těchto podmínek nevyskytuje, bez ohledu na to, kolik času trvá.Existují reverzibilní reakce, protože chemik Claude-Louis Berthollet objevil v roce 1803. Reverzibilní reakce probíhají v jednom směru, dokud se reverzní reakce nestane zvýhodněnými, což má za následek rovnováhu a umožňuje výpočet rovnovážných konstant.
Takové rovnovážné konstanty byly odvozeny z matematických vztahů odhalených včas prostřednictvím úsilí mnoha vědců.Tyto vztahy využívají poměry koncentrací rozpuštěných druhů v reakčním systému.Jedním jednoduchým příkladem je ionizace kyseliny octové.Dalším je reverzibilní rozpad tetroxidu plynu.V nich, stejně jako ve všech příkladech, jsou rovnovážné konstanty závislé na podmínkách systému, jako je teplota.
kyselina octová se disocituje do pozitivního iontu vodíku a negativního acetátového iontu.Co dělá reakci reverzibilní, je to, že tyto ionty mohou a budou rekombinovat na molekuly kyseliny.Jiné molekuly kyseliny octové pak se poté disociují, aby nahradily ty, které se rekombinovaly.Výsledkem je rovnováha, což vede k matematickému výrazu.Koncentrace iontu a kyseliny se vztahují k rovnovážné konstantě expresí k ' [H+] [AC-]/[HAC].Logicky je rovnovážná konstanta pro reverzní reakci inverzí tohoto K, protože koncentrace kyseliny se stává koncentrací čitatele a iontů se stává jmenovatelem.
Pro dinitrogen tetroxid, který obsahuje dusík (N) a kyslík, je chemická reakce napsána n 2 o 4 ⇆ 2 Ne 2 .Jakákoli změna v části těchto dvou druhů v uzavřeném systému závisí na změně tlaku systému;Pro každou molekulu tetroxidu, který se rozkládá, dvě molekuly formy oxidu dusíku, což zvyšuje tlak.To vyžaduje energii a mimo bod znetvoří rozdělení.Rovnice čte k ' [no 2 ] [no 2 ]/[n 2 o 4 ].Pokud jde o kyselinu octovou, rovnovážná konstanta pro reverzní reakci, stejně jako pro všechny rovnovážné konstanty pro všechny reverzní reakce, je inverzí těchto K.
nevratných reakcí dodržuje stejné matematické vztahy jako ty reakce, které jsou reverzibilní.V takových případech se však jmenovatel stane buď 0 nebo nekonečno, pokud jeden zkoumá reakci dopředu nebo zpětnou reakci.To naznačuje, že rovnovážná konstanta má opačnou hodnotu, nekonečno nebo z 0. Takové informace jsou zbytečné.Zajímavá je také možnost řízení reakce na dokončení, díky čemuž je nevratná odstraněním jednoho z produktů ze systému, například semipermeabilní membránou, která si zachovává reaktanty.