2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Koncept koji opisuje hemijsku ravnotežu u kvantitativnom smislu predložili su Norvežani Cato Guldberg i Peter Waage 1864. godine. Oni su uočili da molarna koncentracija reaktanata i produkata u hemijskoj reakciji u ravnoteži uvijek ima određeni karakteristični odnos za svaka vrsta reakcije i zavisi samo od temperature, koju su zvali konstanta ravnoteže.
Predložili su zakon djelovanja mase kako bi sumirali svoje zaključke, koji se navodi kako slijedi "brzina kemijske reakcije je direktno proporcionalna koncentracijama reaktanata". Oni su uočili da važan faktor u određivanju brzine ili brzine hemijske reakcije nije samo količina reaktanata, već količina reaktanata po jedinici zapremine.
Za hemijsku ravnotežu u obliku:
koeficijent reakcije:
Procijenjeno kroz ravnotežne molarne koncentracije (simbolizirane uglastim zagradama ) reaktanata i proizvoda, jednaka je konstanti Kc koja ima specifičnu vrijednost za datu hemijsku reakciju i temperaturu (subscript c označava da konstanta ravnoteže definirana je u smislu koncentracije).
Reakcioni kvocijent Qc je jednak izrazu konstante ravnoteže, bezmeđutim za parcijalne pritiske ili koncentracije reaktanata i proizvoda izvan sistema u ravnoteži.
Ako je Q < K onda reakcija ide prema formiranju proizvoda.
Ako Q > K onda reakcija ide u obrnutom smjeru, odnosno prema reaktantima
Ako je Q=K reakcija je u ravnoteži, koristimo K umjesto Q.
Na primjer: mješavina vodonika (H2), joda (I2) i jodida vodika (HI) sa koncentracijom od 0,0020 mol L-1, stavlja se u kontejner zagrejan na 490ºC
Na ovoj temperaturi vrijednost konstante ravnoteže (K) je jednaka 46 za sljedeću reakciju:
Označite da li reakcija ima tendenciju formiranja više HI ili ne.
Rješenje: Izračunavamo vrijednost Q i upoređujemo s K. Pošto K ima “srednju” vrijednost Q, očekujemo da će koncentracije reaktanata i proizvoda biti slične jedna drugoj. Možemo predvidjeti da će, iako može postojati mala tendencija da se reakcija kreće prema proizvodima ili reaktantima, opseg reakcije biti vrlo mali.
Reakcioni količnik je:
Od Q < K (K=46), znamo da je brojilac – koncentracija proizvoda – premali da bi sastav sistema odgovarao ravnotežnom stanju.
Stoga, reakcija ima tendenciju da se nastavi u smjeru bočne strane uz više formiranjaproizvodi i posljedično preuzimaju više reaktanata.
Pravila za pisanje ravnotežnih konstanti:
1 – Koncentracije proizvoda ili aktivnost uvijek se stavljaju u brojilac;
2 – Koncentracije ili aktivnosti reaktanata se uvijek stavljaju u nazivnik.
3 – Izrazite koncentracije gasa kao parcijalne pritiske, P i rastvorene vrste kao molarne koncentracije,;
4 – Parcijalni pritisci ili koncentracije se podižu na stepene stehiometrijskih koeficijenata uravnotežene reakcije;
5 – Uklanjamo čiste čvrste supstance ili tečnosti i sve rastvarače iz izraza.
Specifični nazivi za konstantu ravnoteže:
1 – Za hemijske reakcije u gasnoj fazi korišćenjem parcijalnih pritisaka: Kp
2 – Disocijacije vode: konstanta disocijacije vode: Kw
3 – disocijacija kiseline: konstanta disocijacije kiseline, Ka
4 – Reakcije baze sa vodom: konstanta disocijacije baze, Kb
5 – Rastvorljivost precipitata: proizvod rastvorljivosti, Ksp
Vrijednost konstante ravnoteže ukazuje na stepen do kojeg hemijska reakcija favorizuje reaktante ili proizvode u hemijskoj ravnoteži.
Velike vrijednosti K (veće od 103) ravnoteža snažno favorizira proizvode;
Međuvrijednosti K (između 10-3 i 103) reaktanti i proizvodi su prisutni u ravnoteži u količinamaisto;
Male vrijednosti K (manje od 10-3) ravnoteža snažno favorizira reaktante.
Slika ispod prikazuje različite vrijednosti konstante ravnoteže u odnosu na koncentracije reaktanata i proizvoda.
