Calcolo delle concentrazioni di equilibrio

Concentrazioni di equilibrio sconosciute possono essere determinate dalla concentrazione iniziale dei reagenti e dalla costante di equilibrio, K, per la reazione. Si consideri la reazione in cui 0, 30 molare di azoto gassoso e 0, 40 molare di ossigeno gassoso reagiscano per produrre ossido di azoto, e dove K è 0, 10. Per calcolare le concentrazioni di equilibrio, i valori noti sono tabulati in una tabella ICE.

Per la variazione di concentrazione, l'aumento o la diminuzione per ciascun prodotto o reagente, rispettivamente, è indicata con x volte il suo coefficiente stechiometrico. La somma o la differenza viene utilizzata per trovare le concentrazioni di equilibrio, che vengono poi sostituite nell'espressione di equilibrio. Per risolvere per x, l'espressione viene espansa e tutti i termini vengono messi da parte per convertirla nella forma:ax al quadrato più bx più c.

Questa equazione può essere risolta usando la formula quadratica. La risoluzione produce due valori per x:0, 047 e 0, 065 negativo. Poiché la concentrazione negativa di una sostanza è impossibile, tale valore può essere rifiutato.

Usando 0, 047 per x, le concentrazioni di equilibrio di azoto, ossigeno e ossido nitrico sono pari, rispettivamente, a 0, 25, 0, 35 e 0, 094 molare. La condizione quadratica perfetta è una situazione ove è possibile utilizzare una scorciatoia per evitare la formula quadratica. Per esempio, le concentrazioni iniziali di azoto e ossigeno nella reazione di cui sopra erano 0, 30 molare ciascuna, l'equazione diventa un quadrato perfetto.

In questi casi, l'equazione può essere semplificata prendendo la radice quadrata di ambo i lati per risolvere x.