Hvad er ligevægtskonstanter?
Nogle kemiske handlinger fortsætter irreversibelt i en retning.Et eksempel på dette er forbrænding af brint (H) gas i ilt (O) for at producere vand, som vist i formlen 2 H 2 + O 2 ' 2 H 2 O.Den modsatte reaktion, 2 H 2 O ' 2 H 2 + O 2 forekommer ikke under disse forhold, uanset hvor meget tid går.Der er reversible reaktioner, da kemikeren Claude-Louis Berthollet opdagede i 1803. Vendbare reaktioner fortsætter i en retning, indtil de omvendte reaktioner bliver de foretrukne, hvilket resulterer i ligevægt og muliggør beregning af ligevægtskonstanter.
Sådanne ligevægtskonstanter er afledt af matematiske forhold, der er afsløret i tide gennem mange videnskabers bestræbelser.Disse forhold anvender forholdet mellem koncentrationer af opløste arter i reaktionssystemet.Et simpelt eksempel er ionisering af eddikesyre.En anden er den reversible nedbrydning af gas dinitrogentetroxid.I disse, som i alle eksempler, er ligevægtskonstanter afhængige af systembetingelser såsom temperatur.
eddikesyre dissocieres i en positiv hydrogenion plus en negativ acetation.Det, der gør reaktionen til en reversibel, er, at disse ioner kan og vil rekombineres til sure molekyler.Andre eddikesyremolekyler adskiller sig derefter for at erstatte dem, der har rekombineret.Resultatet er ligevægt, hvilket fører til et matematisk udtryk.Ion- og syrekoncentrationer vedrører ligevægtskonstanten ved ekspression K ' [H+] [AC-]/[HAC].Logisk set er ligevægtskonstanten for den omvendte reaktion det inverse af denne K, fordi syrekoncentrationen bliver tælleren, og ionkoncentrationerne bliver nævneren.
For dinitrogen -tetroxid, der indeholder nitrogen (n) og ilt, skrives den kemiske reaktion n 2 o 4 ⇆ 2 NO 2 .Enhver ændring i andelen af disse to arter i et lukket system afhænger af ændringen i systemtrykket;For hvert molekyle af tetroxid, der nedbrydes, er to molekyler af nitrogengioxidformer, hvilket øger trykket.Dette kræver energi, og ud over et punkt misforstår splittelsen.Ligningen læser k ' [ingen 2 ] [ingen 2 ]/[n 2 o 4 ].Hvad angår eddikesyre, er ligevægtskonstanten for den omvendte reaktion, som for alle ligevægtskonstanter for alle omvendte reaktioner, det inverse af denne K.
irreversible reaktioner overholder de samme matematiske forhold som de reaktioner, der er reversible.I sådanne tilfælde bliver nævneren imidlertid enten 0 eller uendelig, hvis man undersøger den fremadrettede reaktion eller den omvendte reaktion.Dette antyder en ligevægtskonstant, der har en modsat værdi, af uendelighed eller af 0. En sådan information er ubrugelig.Også interessant er muligheden for at køre en reaktion på færdiggørelse, hvilket gør den irreversibel ved at fjerne et af produkterne fra systemet, såsom gennem en semipermeabel membran, der bevarer reaktanterne.