Quali sono le costanti di equilibrio?

Alcune azioni chimiche procedono irreversibilmente in una direzione. Un esempio di ciò è la combustione del gas di idrogeno (H) nell'ossigeno (O) per produrre acqua, come mostrato nella formula 2 H 2 + o ₂ => 2 h _{2 o. La reazione opposta, 2 h < -sub> 2} o => 2 h 2 + o ₂ non si verifica in queste condizioni, non importa quanto tempo passa. Ci sono reazioni reversibili, poiché il chimico Claude-Louis Berthollet scoperto nel 1803. Le reazioni reversibili procedono in una direzione fino a quando le reazioni inverse diventano quelle preferite, con conseguente equilibrio e rendendo possibile il calcolo delle costanti di equilibrio.

Tali costanti di equilibrio sono state derivate da relazioni matematiche rivelate nel tempo attraverso gli sforzi di molti scienziati. Queste relazioni utilizzano i rapporti delle concentrazioni di specie disciolte nel sistema di reazione. Un semplice esempio è la ionizzazione dell'acido acetico. Un altro è la rottura reversibile del gas Dinitrtetroxide ogen. In questi, come in tutti gli esempi, le costanti di equilibrio dipendono da condizioni del sistema come la temperatura.

L'acido acetico si dissocia in uno ione idrogeno positivo più uno ione acetato negativo. Ciò che rende la reazione reversibile è che questi ioni possono e si ricombino in molecole acide. Altre molecole di acido acetico si dissociano quindi per sostituire quelle che si sono ricombinate. Il risultato è l'equilibrio, che porta a un'espressione matematica. Le concentrazioni di ioni e acido si riferiscono alla costante di equilibrio per espressione k = [H+] [Ac-]/[HAC]. Logicamente, la costante di equilibrio per la reazione inversa è l'inverso di questa k, poiché la concentrazione di acido diventa il numeratore e le concentrazioni di ioni diventano denominatore.

Per il tetroxuro di dinitrogen, che contiene azoto (N) e ossigeno, la reazione chimica è scritta n 2 o < -sub> 4 ⇆ 2 no _{2 .Qualsiasi cambiamento nella proporzione di queste due specie in un sistema chiuso dipende dalla variazione della pressione del sistema; Per ogni molecola di tetroxide che decompone, due molecole di biossido di azoto si formano, aumentando la pressione. Ciò richiede energia e, al di là di un punto, scoraggia la divisione. L'equazione legge k = [no 2 ] [no 2 ]/[n < -sub> 2} o ₄ ]. Per quanto riguarda l'acido acetico, la costante di equilibrio per la reazione inversa, come per tutte le costanti di equilibrio per tutte le reazioni inverse, è l'inverso di questo k.

Reazioni irreversibili obbediscono alle stesse relazioni matematiche di quelle reazioni reversibili. In tali casi, tuttavia, il denominatore diventa 0 o infinito, se si esamina la reazione in avanti o la reazione inversa. Ciò suggerisce una costante di equilibrio con un valore opposto, di infinito o di 0. Tali informazioni sono inutili. Anche interessante è la possibilità di guidare una reazione al completamento, rendendola irreversibile rimuovendo uno di Tegli prodotti dal sistema, come attraverso una membrana semipermeabile che mantiene i reagenti.