Jednorodne równowagi dla reakcji gazowych

W przypadku reakcji chemicznych, w których wszystkie reagenty i produkty są gazami, stałą równowagi można również obliczyć na podstawie poszczególnych ciśnień cząstkowych, a nie ich stężeń molowych.

Tak więc, gdy gazy A i B przekształcają się w gazy C i D w reakcji odwracalnej, wyrażenie równowagi można zapisać zamiast tego jako ciśnienie parcjalne każdego gazu, podniesione do ich współczynników stechiometrycznych. Stała równowagi jest oznaczona jako K_p, gdzie indeks dolny p oznacza ciśnienie.

Dla danej reakcji gazowej K_p niekoniecznie jest równe K_c, ponieważ ciśnienie parcjalne gazu i jego stężenie molowe są odrębnymi wartościami. Jednak zależność między tymi dwiema stałymi można wyprowadzić za pomocą równania gazu doskonałego i definicji molarności.

Aby wyprowadzić tę zależność, rozważ wyrażenia równowagi dla K_c i K_p dla danej reakcji chemicznej.

Równanie gazu doskonałego wiąże ciśnienie gazu z jego liczbą moli i objętością w danej temperaturze. Podstawienie stosunku molowości molowości do objętości w równaniu gazu doskonałego pozwala na wyrażenie ciśnienia gazu doskonałego w kategoriach jego stężenia molowego.

W ten sposób poszczególne ciśnienia cząstkowe w wyrażeniu dla K_p można podstawić równoważnik stężenia każdego gazu. Współczynniki stechiometryczne pozostają bez zmian.

W zmodyfikowanej ekspresji K_p stosunek stężenia produktów do stężenia reagentów można podstawić za K_c. Równanie to daje zależność między dwiema stałymi — K _p równa się K_c razy RT podniesione do sumy współczynników produktów pomniejszonej o sumę współczynników reagentów.

Różnicę między współczynnikami gazowych reagentów i produktów można przedstawić jako Δn.