De evenwichtsconstante

De wet der massawerking introduceert de evenwichtsconstante om de evenwichtsconcentraties van de reactanten en producten te relateren. Voor een uitgebalanceerde chemische vergelijking waarbij A en B reactanten zijn, C en D producten zijn, en kleine letters a, b, c en d hun respectievelijke stoichiometrische coëfficiënten zijn, wordt de uitdrukking van de evenwichtsconstante gegeven door de molaire concentraties van de producten gedeeld door de molaire concentraties van de reactanten, allemaal verhoogd tot hun stoichiometrische coëfficiënten. De evenwichtsconstante wordt vaak uitgedrukt met het symbool K of Kc, waarbij het subscript c de evenwichtsconstante aangeeft met betrekking tot de molaire concentratie.

Omdat het een verhouding is van molaire concentraties, is de evenwichtsconstante eenheidloos. Een grote evenwichtsconstante veel groter dan 1 betekent dat de teller, dat wil zeggen de concentratie van de producten, groter is dan de noemer, de concentratie van de reactanten. Dit geeft aan dat het evenwicht naar de producten toe ligt en bevordert de voorwaartse reactie.

Omgekeerd betekent een kleine evenwichtsconstante van veel minder dan 1 dat de noemer groter is dan de teller. Dit betekent dat het evenwicht in de richting van de reactanten ligt en de omgekeerde reactie bevordert. Voor een evenwichtsconstante van grootte gelijk aan of dichtbij 1, zijn de relatieve concentraties van de reactanten en producten bijna hetzelfde.

Dit geeft aan dat noch de reactie, vooruit noch achteruit, de voorkeur heeft. Wijzigingen in de chemische vergelijking veranderen ook de evenwichtsconstante. Als een chemische reactie met een evenwichtsconstante x wordt omgekeerd, is de uitdrukking van de evenwichtsconstante voor de omgekeerde reactie het omgekeerde van de voorwaartse reactie.

Dus de nieuwe evenwichtsconstante zou 1 gedeeld door x zijn. Als de coëfficiënten worden vermenigvuldigd met een andere factor, n, wordt de evenwichtsconstante tot dezelfde factor verhoogd. De nieuwe evenwichtsconstante zou nu x worden verhoogd tot de macht n.

Wanneer twee of meer individuele reacties bij elkaar worden opgeteld, is de evenwichtsconstante voor de algehele reactie het product van de individuele evenwichtsconstanten. Dus de nieuwe evenwichtsconstante zou y keer z zijn. Voor een heterogeen evenwicht sluit de uitdrukking van de evenwichtsconstante zuivere vaste of zuivere vloeibare entiteiten uit.

De uitdrukking voor de evenwichtsconstante voor de ontleding van vast ammoniumnitraat in gasvormig lachgas en waterdamp sluit bijvoorbeeld ammoniumnitraat uit een zuivere vaste stof. Dit komt doordat de relatieve molaire concentratie van een zuivere vaste stof of vloeistof constant blijft tijdens de reactie.