Was sind Gleichgewichtskonstanten?

Einige chemische Handlungen gehen irreversibel in eine Richtung.Ein Beispiel hierfür ist das Verbrennen von Wasserstoff (H) Gas in Sauerstoff (O) zur Herstellung von Wasser, wie in der Formel 2 H ₂ + o ₂ ' 2 H ₂ O gezeigt.Die entgegengesetzte Reaktion 2 H ₂ o ' 2 H ₂ + o ₂ tritt unter diesen Bedingungen nicht auf, unabhängig davon, wie viel Zeit vergeht.Es gibt reversible Reaktionen, wie der Chemiker Claude-Louis-Berthollet 1803 entdeckte. Reversible Reaktionen gehen in eine Richtung, bis die umgekehrten Reaktionen zu den bevorzugten werden, was zu Gleichgewicht führt und die Berechnung von Gleichgewichtskonstanten ermöglicht.

Solche Gleichgewichtskonstanten wurden aus mathematischen Beziehungen abgeleitet, die durch die Bemühungen vieler Wissenschaftler in der Zeit offenbart wurden.Diese Beziehungen verwenden die Verhältnisse von Konzentrationen von gelösten Spezies im Reaktionssystem.Ein einfaches Beispiel ist die Ionisation von Essigsäure.Ein weiteres ist der reversible Durchbruch des Gasdinitrogen -Tetroxids.Wie in allen Beispielen sind Gleichgewichtskonstanten wie in allen Beispielen von Systembedingungen wie Temperatur abhängig.

Essigsäure dissoziiert in ein positives Wasserstoffionen plus ein negatives Acetation.Was die Reaktion zu einer reversiblen macht, ist, dass diese Ionen zu sauren Molekülen rekombinieren können und werden.Andere Essigsäuremoleküle dissoziieren dann, um diejenigen zu ersetzen, die rekombiniert sind.Das Ergebnis ist das Gleichgewicht, das zu einem mathematischen Ausdruck führt.Ionen- und Säuregonkonzentrationen beziehen sich auf die Gleichgewichtskonstante durch die Expression k ' [H+] [AC-]/[HAC].Logischerweise ist die Gleichgewichtskonstante für die umgekehrte Reaktion die Umkehrung dieses Ks, da die Säurekonzentration zum Zähler und Ionenkonzentrationen zum Nenner wird.

Für Dinitrogen -Tetroxid, das Stickstoff (N) und Sauerstoff enthält, wird die chemische Reaktion n ₂ o ₄ 2 no ₂ geschrieben.Jede Veränderung in Anteil dieser beiden Arten in einem geschlossenen System hängt von der Änderung des Systemdrucks ab.Für jedes Tetroxidmolekül, das sich zersetzt, bilden zwei Moleküle Stickstoffdioxid, was den Druck erhöht.Dies erfordert Energie und ist über einen Punkt hinaus die Spaltung.Die Gleichung liest k ' [nein ₂ ] [nein ₂ ]/[n ₂ o ₄ ].Bei Essigsäure ist die Gleichgewichtskonstante für die umgekehrte Reaktion wie bei allen Gleichgewichtskonstanten für alle umgekehrten Reaktionen die Umkehrung dieses K.In solchen Fällen wird der Nenner jedoch entweder zu 0 oder in der Unendlichkeit, wenn man die Vorwärtsreaktion oder die umgekehrte Reaktion untersucht.Dies deutet auf eine Gleichgewichtskonstante mit einem entgegengesetzten Wert, der Unendlichkeit oder von 0 hin. Diese Informationen sind nutzlos.Interessant ist auch die Möglichkeit, eine Reaktion auf die Fertigstellung voranzutreiben, was es irreversibel macht, indem eines der Produkte aus dem System entfernt wird, wie beispielsweise durch eine semipermebare Membran, die die Reaktanten behält.