Co to są stałe równowagi?
Niektóre działania chemiczne idą nieodwracalnie w jednym kierunku.Jednym z przykładów jest spalanie wodoru (H) gazu w tlenu (O) w celu wytworzenia wody, jak pokazano w wzorze 2 H 2 + O 2 ' 2 H 2 o.Przeciwna reakcja, 2 H 2 O ' 2 H 2 + O 2 nie występuje w tych warunkach, bez względu na to, ile czasu mija.Istnieją odwracalne reakcje, jak chemik Claude-Louis Berthollet odkrył w 1803 r. Reakcje odwracalne przebiegają w jednym kierunku, aż reakcje odwrotne stają się ulubionymi, co powoduje równowagę i umożliwiając obliczenie stałych równowagi.
Takie stałe równowagi pochodzą z relacji matematycznych ujawnionych na czas poprzez wysiłki wielu naukowców.Związki te wykorzystują stosunki stężeń rozpuszczonych gatunków w układzie reakcyjnym.Jednym z prostych przykładów jest jonizacja kwasu octowego.Kolejnym jest odwracalny rozkład gazu dintrogenu.W tych, jak we wszystkich przykładach, stałe równowagi zależą od warunków układu, takich jak temperatura.
Kwas octowy dysocjuje dodatnie jon wodoru plus ujemny jon octanu.Tym, co czyni reakcję odwracalną, jest to, że jony te mogą i rekombinują w cząsteczkach kwasu.Inne cząsteczki kwasu octowego następnie dysocjują, aby zastąpić te, które się zrezydentowali.Rezultatem jest równowaga, co prowadzi do wyrażenia matematycznego.Stężenia jonów i kwasu odnoszą się do stałej równowagi przez ekspresję k ' [H+] [AC-]/[HAC].Logicznie stałą równowagi dla odwrotnej reakcji jest odwrotność tego K, ponieważ stężenie kwasu staje się licznikiem, a stężenie jonów staje się mianownikiem.
W przypadku dintrogenu tetotlenku, który zawiera azot (N) i tlen, reakcję chemiczną zapisano n 2 o 4 ⇆ 2 no 2 .Każda zmiana odsetka tych dwóch gatunków w układzie zamkniętym zależy od zmiany ciśnienia systemu;Dla każdej cząsteczki tetotlenku, która rozkłada się, tworzą się dwie cząsteczki dwutlenku azotu, zwiększając ciśnienie.Wymaga to energii i, poza pewnym punktem, rozczarowuje podział.Równanie odczytuje K ' [NO 2 ] [NO 2 ]/[N 2 O 4 ].Jeśli chodzi o kwas octowy, stała równowagi dla odwrotnej reakcji, podobnie jak dla wszystkich stałych równowagi dla wszystkich odwrotnych reakcji, jest odwrotnością tego K.
nieodwracalne reakcje są zgodne z tymi samymi związkami matematycznymi, co reakcje, które są odwracalne.Jednak w takich przypadkach mianownik staje się 0 lub nieskończoność, jeśli analizuje się reakcję do przodu lub reakcję odwrotną.Sugeruje to stałą równowagi o wartości przeciwnej, nieskończoności lub 0. Takie informacje są bezużyteczne.Interesująca jest także możliwość prowadzenia reakcji do zakończenia, co czyni ją nieodwracalną poprzez usunięcie jednego z produktów z systemu, na przykład przez półprzepuszczalną membranę, która zachowuje reagenty.