14.6: Obliczanie stężeń równowagowych

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Chemistry

Calculating Equilibrium Concentrations

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Previous Video

14.5: Reaction Quotient

Next Video

14.7: Le Chatelier’s Principle: Changing Concentration

45,988 Views

•

02:05 min

•

September 24, 2020

Umiejętność obliczania stężeń równowagowych jest niezbędna w wielu dziedzinach nauki i technologii – na przykład w formułowaniu i dozowaniu produktów farmaceutycznych. Po spożyciu lub wstrzyknięciu leku, jest on zazwyczaj zaangażowany w kilka równowag chemicznych, które wpływają na jego ostateczne stężenie w organizmie będącym przedmiotem zainteresowania. Znajomość ilościowych aspektów tych równowag jest niezbędna do obliczenia ilości dawki, która będzie dążyć do pożądanego efektu terapeutycznego.

Trudniejszym typem obliczeń równowagi może być taki, w którym stężenia równowagi wyprowadza się ze stężeń początkowych i stałej równowagi. W przypadku tych obliczeń zazwyczaj przydatne jest podejście składające się z czterech kroków:

Określ kierunek, w którym będzie przebiegać reakcja, aby osiągnąć równowagę.
Opracuj stół ICE.
Obliczyć zmiany stężenia, a następnie stężenia równowagowe.
Potwierdzić obliczone stężenia równowagowe.

Obliczanie stężeń równowagowych

W pewnych warunkach stała równowagi K_c dla rozkładu PCl₅ (g) na PCl₃ (g) i Cl₂ (g) wynosi 0,0211. Powyższa procedura może być stosowana do oznaczania stężeń równowagowych PCl₅, PCl₃ i Cl₂ w mieszaninie, która początkowo zawierała tylko PCl₅ w stężeniu 1,00 M.

Krok 1. Określ kierunek postępu reakcji.

Zrównoważone równanie rozkładu PCl₅ to

Ponieważ początkowo obecny jest tylko reagent, Q_c = 0, a reakcja będzie postępować w prawo.

Krok 2. Opracuj stół ICE.

	PCl₅(g)	PCl₃(g)	Cl₂(g)
Początkowe stężenie (M)	1.00	0	0
Zmień (M)	−x	+x	+x
Stężenie równowagi (M)	1.00 − x	x	x

Krok 3. Rozwiąż zmiany i stężenia równowagi.

Podstawienie stężeń równowagi do równania stałej równowagi daje

Równanie w postaci ax² + bx + c = 0 można przegrupować, aby rozwiązać dla x:

W tym przypadku a = 1, b = 0,0211 i c = −0,0211. Podstawienie odpowiednich wartości dla a, b i c daje:

Dwa pierwiastki kwadratu są zatem następujące:

W tym scenariuszu tylko dodatni pierwiastek ma fizyczne znaczenie (stężenia są albo zerowe, albo dodatnie), a więc x = 0,135 M. Stężenia równowagowe wynoszą

Krok 4. Potwierdzić obliczone stężenia równowagowe.

Podstawianie do wyrażenia dla K_c (w celu sprawdzenia obliczeń) daje

Stała równowagi wyliczona ze stężeń równowagowych jest równa wartości K_c podanej w zadaniu (po zaokrągleniu do odpowiedniej liczby cyfr znaczących).

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemistry 2e, Section 13.4 Equilibrium Calculations.