Pusiausvyros konstanta

Bendrosios cheminės pusiausvyros atveju

α A + β B . . . . ⇌ σ S + τ T . . {\displaystyle \alpha A+\beta B...\rightleftharpoons \sigma S+\tau T... } $\alpha A+\beta B...\rightleftharpoons \sigma S+\tau T...$

pusiausvyros konstantą galima apibrėžti taip

K = { S } σ { T } τ ... { A } α { B } β . . . {\displaystyle K={\frac {{\{{S}}}^{\sigma}{{\{T}}^{\tau}...}{{{\{A}}^{\alfa}{{{B}}^{{\beta}...}}}} $K={\frac {{\{S\}}^{\sigma }{\{T\}}^{\tau }...}{{\{A\}}^{\alpha }{\{B\}}^{\beta }...}}$

kur {A} yra cheminės rūšies A aktyvumas ir t. t. (aktyvumas yra bedimensinis dydis). Įprasta produktų aktyvumą įrašyti į skaitiklį, o reagentų aktyvumą - į vardiklį.

Tirpalo pusiausvyros atveju aktyvumas yra koncentracijos ir aktyvumo koeficiento sandauga. Dauguma chemikų pusiausvyros konstantas nustato didelės joninės jėgos tirpale. Didelės joninės jėgos tirpaluose aktyvumo koeficientų koeficientas kinta labai nedaug. Taigi pusiausvyros konstanta apibrėžiama kaip koncentracijos koeficientas:

K c = [ S ] σ [ T ] τ ... [ A ] α [ B ] β . . . . {\displaystyle K_{c}={\frac {{[S]}^{\sigma }{[T]}^{\tau }...}{{{[A]}^{\alfa }{[B]}^{\beta }...}}}} $K_{c}={\frac {{[S]}^{\sigma }{[T]}^{\tau }...}{{[A]}^{\alpha }{[B]}^{\beta }...}}$

Tačiau Kc vertė priklauso nuo joninės jėgos. (Kvadratiniai skliaustai reiškia A, B ir t. t. koncentraciją).

Tai paprasta idėja. Esant pusiausvyrai, atomai gali jungtis arba skilti, nes reakcija gali vykti abiem kryptimis. Kad reakcija vyktų, turi būti visos dalys, kurios gali susijungti. Didesnė tikimybė, kad tai įvyks, jei reaguojančių medžiagų koncentracija yra didesnė. Taigi, visų reikalingų dalių koncentracijos dauginamos kartu, kad gautume tikimybę, jog jos bus toje pačioje reakcijos vietoje. (Jei reakcijai reikia dviejų tam tikro junginio molekulių, tuomet to junginio koncentracija kvadratu padidinama.) Priešingu atveju visų būtinų dalių koncentracijos dauginamos iš karto, kad gautume tikimybę, jog jos bus toje pačioje vietoje ir reaguos priešinga kryptimi. Šių dviejų skaičių santykis parodo, kokia populiari bus kiekviena reakcijos pusė, kai bus pasiekta pusiausvyra. Pusiausvyros konstanta lygi 1 reiškia, kad abi pusės yra vienodai populiarios. Chemikai atlieka eksperimentus, kad išmatuotų įvairių reakcijų pusiausvyros konstantą.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra pusiausvyros konstanta?

Atsakymas: Pusiausvyros konstanta yra matematinis dydis, išreiškiantis reakcijos produktų ir reagentų santykį esant cheminei pusiausvyrai tam tikro vieneto atžvilgiu.

K: Kaip galime naudoti pusiausvyros konstantą?

A: Pusiausvyros konstantą galime naudoti norėdami suprasti, ar reakcija turi tendenciją turėti didesnę produktų ar reagentų koncentraciją esant pusiausvyrai, taip pat nustatyti, ar reakcija jau yra pusiausvyroje.

K: Kokie yra įvairių pusiausvyros konstantų tipų pavyzdžiai?

Atsakymas: Disociacijos konstantos yra vienas iš įvairių tipų pusiausvyros konstantų pavyzdžių, kurios nurodo santykius tarp cheminės reakcijos produktų ir reagentų cheminės pusiausvyros metu, išreikštus skirtingais vienetais.

K: Ką matuoja pusiausvyros konstanta?

Atsakymas: Pusiausvyros konstanta matuoja cheminės reakcijos produktų ir reagentų santykį cheminės pusiausvyros metu konkretaus vieneto atžvilgiu.

K: Kaip sužinoti, kada reakcija jau yra pusiausvyros būsenoje?

Atsakymas: Norėdami nustatyti, ar reakcija jau yra pusiausvyroje, galime naudoti pusiausvyros konstantą.

Klausimas: Ką reiškia, kad kažkas yra "pusiausvyroje"?

A: Pusiausvyra reiškia, kad laikui bėgant grynasis koncentracijos pokytis nevyksta - visi komponentai išlieka pusiausvyroje, todėl reakcijos vyksta, bet jas atsveria tuo pat metu vykstančios atvirkštinės reakcijos.