Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

14.2: Константа равновесия
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
The Equilibrium Constant
 
ТРАНСКРИПТ

14.2: Константа равновесия

Рассмотрим окисление диоксида серы:

Eq1

Для реакции, которая начинается только с смеси реагенты, концентрация продукта изначально равна нулю. По мере того как реакция движется к равновесию в прямом направлении, концентрации реагент уменьшаются и концентрация продукта увеличивается. При достижении равновесия концентрации реагенты и продуктов остаются неизменными.

Если реакция начинается только с присутствующих продуктов, то реакция идет к равновесию в обратном направлении. Концентрация продукта со временем снижается, а концентрации реагент увеличиваются до тех пор, пока концентрации не станут постоянными в равновесии.

Закон массового действия гласит, что отношение концентрации продуктов к концентрации реагенты при равновесии, поднятое до их соответствующих стехиометрических коэффициентов, равно константе, называемой равновесной константой, K или Kc.

Таким образом, выражение константы равновесия для вышеуказанной реакции записывается как:

Eq2

где, подстрочная буква "c" означает, что равновесная константа учитывает молярную концентрацию реагенты и продуктов.

Величина равновесной константы явно отражает состав реакционной смеси при равновесии. Реакция, проявляющая большой K, достигнет равновесия, когда большая часть реагент будет преобразована в продукт, в то время как небольшой K указывает на то, что реакция достигает равновесия после того, как было преобразовано очень мало реагент. Важно помнить, что величина K не показывает, насколько быстро или медленно будет достигнуто равновесие. Некоторые равновесии устанавливаются так быстро, что практически мгновенно, а другие настолько медленно, что в течение нескольких дней, лет или дольше не наблюдается никаких заметных изменений. Константа равновесия для реакции может использоваться для прогнозирования поведения смесей, содержащих реагенты и/или продукты. Как показывает описанный выше процесс окисления диоксида серы, химическая реакция будет протекаться в любом направлении, необходимом для достижения равновесия.

Спаренное равновесие

Многие равновесные системы включают две или более  связанных равновесных реакций, которые имеют общее одно или несколько видов реагент или продуктов.   Значение K для системы, в которой используется спаренное равновесие, может быть связано со  значениями K для отдельных реакций. В этом подходе задействованы три основные манипуляции, как описано ниже:

• Изменение направления химического уравнения по существу меняет идентичность “реагенты” и “продуктов”, и поэтому константа равновесия для обратного уравнения является просто обратной от этой константы для уравнения движения вперед.

• Изменение стехиометрических коэффициентов в уравнении на какой-то коэффициент  x приводит к экспоненциальному изменению константы равновесия на тот же коэффициент.

• сложение двух или более уравнений равновесия дает общее уравнение, константа равновесия которого является математическим продуктом значений  K индивидуальной реакции .

Выражение константы равновесия для гетерогенного равновесия

Для гетерогенного равновесия, включающего реагенты и продукты в двух или более разных фазах, концентрации чистых твердых веществ или чистых жидкостей не включаются в выражение константы равновесия, как показано на следующем примере:

Eq3

Это связано с тем, что относительные концентрации чистых жидкостей и чистых твердых веществ остаются постоянными во время реакции.

Этот текст был адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 13.2 равновесные константы.

Tags

Equilibrium Constant Law Of Mass Action Molar Concentrations Reactants Products Stoichiometric Coefficients K Or Kc Molar Concentration Ratio Unitless Large Equilibrium Constant Small Equilibrium Constant Forward Reaction Reverse Reaction Magnitude Equal To 1

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter