Mik azok az egyensúlyi állandók?
Egyes kémiai tevékenységek visszafordíthatatlanul folytatódnak egy irányban.Ennek egyik példája a hidrogén (H) gáz égése oxigénben (O), hogy vizet termeljenek, amint azt a 2 H 2 + o 2 ' 2 h 2 O.Az ellenkező reakció, 2 h 2 o ' 2 h 2 + o 2 nem fordul elő ilyen körülmények között, függetlenül attól, hogy mennyi idő telik el.Vannak visszafordítható reakciók, mivel a kémikus, Claude-Louis Berthollet 1803-ban fedezett fel. A reverzibilis reakciók egy irányba haladnak, amíg a fordított reakciók a kedveltekké nem válnak, ami egyensúlyt eredményez, és lehetővé teszi az egyensúlyi állandók kiszámítását.
Az ilyen egyensúlyi állandók a matematikai kapcsolatokból származnak, amelyeket sok tudós erőfeszítései révén időben feltártak.Ezek a kapcsolatok felhasználják az oldott fajok koncentrációjának arányát a reakciórendszerben.Az egyik egyszerű példa az ecetsav ionizációja.Egy másik a gáz -dinitrogén -tetroxid reverzibilis bontása.Ezekben, mint az összes példában, az egyensúlyi állandók a rendszer körülményeitől, például a hőmérséklettől függnek.
Az ecetsav pozitív hidrogén -ionra és negatív acetát -ionra disszociál.A reakció visszafordíthatóvá teszi az, hogy ezek az ionok rekombinálhatnak és rekombinálnak savmolekulákba.Más ecetsavmolekulák ezután disszociálódnak, hogy helyettesítsék azokat, amelyek rekombináltak.Az eredmény egyensúly, ami matematikai kifejezést eredményez.Az ion- és savkoncentrációk az egyensúlyi állandóhoz kapcsolódnak a k ' [H+] [AC-]/[HAC] expresszióval.Logikusan a fordított reakció egyensúlyi állandója ennek a K -nek a fordítottja, mivel a savkoncentráció a számlálóvá válik, és az ionkoncentrációk a nevezővé válnak.
A dinitrogén -tetroxid esetében, amely nitrogént (N) és oxigént tartalmaz, a kémiai reakciót n 2 4 2 no 2 .A két faj arányának bármilyen változása egy zárt rendszerben a rendszer nyomásának megváltozásától függ;Minden olyan tetroxid -molekulára, amely bomlik, két nitrogén -dioxid -molekula alakul ki, növelve a nyomást.Ehhez energiát igényel, és egy ponton túl megsemmisíti a megosztást.Az egyenlet k ' [nem 2 ] [nem 2 ]/[n 2 4 ].Ami az ecetsavat illeti, a fordított reakció egyensúlyi állandója, mint az összes fordított reakció egyensúlyi állandósága esetében, ennek a K. inverznek a fordítottja.
A visszafordíthatatlan reakciók ugyanazokat a matematikai kapcsolatokat tartják be, mint azok a reakciók, amelyek megfordíthatók.Ilyen esetekben azonban a nevező 0 vagy végtelenséggé válik, ha az előremenő reakciót vagy a fordított reakciót megvizsgáljuk.Ez azt sugallja, hogy egy egyensúlyi állandó, amelynek ellentétes értéke van, végtelen vagy 0 -ból. Ez az információ haszontalan.Érdekes az is, hogy a reakciót a befejezésre irányíthatja, és visszafordíthatatlanná teszi azáltal, hogy eltávolítja az egyik terméket a rendszerből, például egy féligmera membránon keresztül, amely megtartja a reagenseket.