반응의 평형 상수는 어떻게 결정됩니까?

콘텐츠

• TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
• 평형 상수 계산
• 온도가 평형 상수에 미치는 영향

가역 반응은 양방향으로 발생하지만 모든 가역 반응은 "평형"위치로 내려갑니다. 이러한 반응의 평형을 특성화하려는 경우 평형 상수는 생성물과 반응물의 균형을 설명합니다. 평형 상수를 계산하려면 평형 상태에있을 때 반응에서 생성물과 반응물의 농도에 대한 지식이 필요합니다. 상수의 값은 또한 온도 및 반응이 발열인지 흡열인지에 따라 달라집니다.

TL; DR (너무 길고 읽지 않음)

일반적인 반응의 경우 :

aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)

여기에서, 소문자는 각각의 몰수이고, 대문자는 반응의 화학 성분을 나타내며, 괄호 안의 글자는 물질의 상태를 나타낸다. 다음 식으로 평형 상수 농도를 찾으십시오.

케이_씨 = ^{지 h} ÷ ^에이비

발열 반응의 경우 온도를 높이면 상수 값이 감소하고 흡열 반응의 경우 온도를 높이면 상수 값이 증가합니다.

평형 상수 계산

평형 상수에 대한 공식은 일반적인 "균질 한"반응 (생성물과 반응물의 물질 상태가 동일한)을 나타냅니다.

aA (g) + bB (g) ⇌ gG (g) + hH (g)

소문자는 반응에서 각 성분의 몰수를 나타내고 대문자는 반응에 관련된 화학 물질을 나타내며 괄호 안의 글자 (g)는 물질의 상태를 나타냅니다 (이 경우 가스) ).

다음 식은 농도의 평형 상수 (K)를 정의합니다._씨):

케이_씨 = ^{지 h} ÷ ^에이비

여기서, 대괄호는 평형에서 반응의 각 성분에 대한 농도 (리터당 몰)이다. 원래 반응에서 각 성분의 몰은 이제 표현에서 지수입니다. 반응이 생성물을 선호하면, 결과는 1보다 클 것이다. 반응물을 선호한다면, 1보다 작아 질 것이다.

불균일 반응의 경우 계산에서 고체, 순수 액체 및 용매가 모두 1로 간단히 계산된다는 점을 제외하면 계산은 동일합니다.

평형 압력 상수 (K_피)는 실제로 비슷하지만 가스와 관련된 반응에 사용됩니다. 농도 대신 각 성분의 부분 압력을 사용합니다.

케이_피 = p_지^지 피_H^h ÷ p_에이^에이 피_비^비

여기, (p_지)는 성분 (G) 등의 압력이고, 소문자는 반응식의 몰수를 나타낸다.

이러한 계산은 상당히 유사한 방식으로 수행되지만 평형에서 제품 및 반응물의 양 또는 압력에 대해 얼마나 많이 알고 있는지에 따라 다릅니다. 알려진 초기 량과 하나의 평형 량을 사용하여 일정한 대수를 사용하여 상수를 결정할 수 있지만 일반적으로 알려진 평형 농도 또는 압력에 대해 더 간단합니다.

온도가 평형 상수에 미치는 영향

혼합물에 존재하는 것들의 압력 또는 농도를 변경해도 평형 상수는 변하지 않지만, 둘 다 평형 위치에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 변경은 변경 한 결과를 취소하는 경향이 있습니다.

반면에 온도는 평형 상수를 변경합니다. 발열 반응 (열을 방출하는 것)의 경우 온도를 높이면 평형 상수 값이 감소합니다. 열을 흡수하는 흡열 반응의 경우 온도를 높이면 평형 상수 값이 증가합니다. 구체적인 관계는 van't Hoff 방정식에 설명되어 있습니다.

ln (K₂ ÷ 케이₁) = (−∆H⁰ ÷ R) × (1 / T₂ -1 / T₁)

어디서 (∆H⁰)는 반응 엔탈피의 변화이고, (R)은 보편적 인 가스 상수, (T₁) 및 (T₂)는 시작 및 최종 온도이며 (K₁) 및 (K₂)는 상수의 시작 및 최종 값입니다.