14.4:

Obliczanie stałej równowagi

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Calculating the Equilibrium Constant
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

28,985 Views

02:46 min
September 24, 2020

Stałą równowagi dla reakcji oblicza się na podstawie stężeń (lub ciśnień) równowagi jej reagentów i produktów. Jeśli te stężenia są znane, obliczenia obejmują po prostu ich podstawienie do wyrażenia Kc.

Na przykład gazowy dwutlenek azotu tworzy tetratlenek diazotu zgodnie z tym równaniem:

Eq1

Gdy 0,10 mol NO2 zostanie dodane do kolby o pojemności 1,0 l w temperaturze 25 °C, stężenie zmienia się tak, że w stanie równowagi [NO2] = 0,016 M i [N2O4] = 0,042 M. Wartość stałej równowagi dla reakcji można obliczyć w następujący sposób:

Eq2

Następnie przedstawiono nieco trudniejszy przykład, w którym stechiometria reakcji jest wykorzystywana do wyprowadzenia stężeń równowagowych na podstawie dostarczonych informacji. Podstawowa strategia tego obliczenia jest pomocna w wielu typach obliczeń równowagi i opiera się na użyciu terminów dla początkowo obecnych stężeń reagentów i produktów, tego, jak zmieniają się one w miarę postępu reakcji oraz tego, czym są, gdy układ osiąga równowagę. Akronim ICE jest powszechnie używany w odniesieniu do tego podejścia matematycznego, a terminy koncentracji są zwykle zebrane w formacie tabelarycznym zwanym tabelą ICE.

Obliczanie stałej równowagi

Cząsteczki jodu reagują odwracalnie z jonami jodku, tworząc jony trójjodkowe.

Eq3

Jeśli roztwór o stężeniachI2 i I równych 1.000 × 10−3 M przed reakcją daje stężenie równowagoweI2 wynoszące 6,61 × 10−4 M, jaka jest stała równowagi dla reakcji?

Aby obliczyć stałe równowagi, potrzebne są stężenia równowagowe dla wszystkich reagentów i produktów:

Eq4

Podano początkowe stężenia reagentów i stężenie równowagowe produktu. Informacje te można wykorzystać do wyprowadzenia warunków dla stężeń równowagowych reagentów, przedstawiając wszystkie informacje w tabeli ICE.

I2 (aq) I(aq) I3(aq)
Początkowe stężenie (M) 1.000 × 10−3 1.000 × 10−3 0
Zmień (M) −x −x +x
Stężenie równowagi (M) 1.000 × 10−3 − x 1.000 × 10-3 − x x

W stanie równowagi stężenie I2 wynosi 6,61 × 10−4 M, tak że

Eq5

Tabela ICE może być teraz aktualizowana o wartości liczbowe dla wszystkich jego stężeń:

I2 (aq) I(aq) I3(aq)
Początkowe stężenie (M) 1.000 × 10−3 1.000 × 10−3 0
Zmień (M) −3,39 × 10−4 −3,39 × 10−4 +3,39 × 10-4
Stężenie równowagi (M) 6.61 × 10−4 6.61 × 10−4 3,39 × 10−4

Na koniec stężenia równowagowe można podstawić do wyrażenia Kc i rozwiązać:

Eq6

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 13.4 Obliczenia równowagi.