Как определить константу равновесия
- Вычисление константы равновесия
- Выразление константы равновесия через равновесные концентрации
- Определение константы равновесия из равновесных концентраций веществ
- Пример вычисления константы равновесия
- Вычисление константы равновесия через константы скорости
- Определение константы равновесия из уравнения Гиббса
- Определение изменения энергии Гиббса реакции
- Определение ΔG реакции при 25°C
- Учет агрегатных состояний в формуле для константы равновесия
Вычисление константы равновесия
Константа равновесия характеризует смещение обратимой химической реакции в сторону образования продуктов реакции или исходных веществ. Ее вычисление возможно различными способами, в зависимости от условий задачи. Для этого вам понадобятся ручка, бумага для записей и калькулятор.
Выразление константы равновесия через равновесные концентрации
Константу равновесия можно выразить через равновесные концентрации участников реакции. Равновесные концентрации представляют собой концентрации веществ в момент, когда скорость прямой реакции равна скорости обратной. Пусть дана обратимая реакция веществ А и В с образованием вещества С: nА + mB ↔ zС, где n, m, z – коэффициенты в уравнении реакций. Константу равновесия можно выразить следующим образом: Kc = [C]^z / ([A]^n * [B]^m), где [C], [A], [B] – равновесные концентрации веществ.
Определение константы равновесия из равновесных концентраций веществ
В первом типе задач требуется определить константу равновесия из равновесных концентраций веществ, которые могут быть не заданы прямо. Для решения таких задач необходимо сначала записать уравнение реакции и расставить коэффициенты.
Пример вычисления константы равновесия
Рассмотрим пример с реакцией монооксида азота и кислорода, при которой образуется NO2. Даны начальные концентрации веществ NO и O2 – 18 моль/л и 10 моль/л соответственно. Известно, что прореагировало 60% O2. Найдем константу равновесия реакции.
Запишем уравнение реакции и расставим коэффициенты. Вычислим концентрацию O2, вступившего в реакцию: 10 моль * 0,6 = 6 моль/л. Найдем концентрацию прореагировавшего NO, равную 12 моль/л, и концентрацию NO2, также равную 12 моль/л. Определим количество не вступившего в реакцию NO – 6 моль, и непрореагировавшего кислорода – 4 моль. Вычислим константу равновесия: Kc = 12^2 / (6^2 * 4) = 1.
Вычисление константы равновесия через константы скорости
Если в условии задачи указаны константы скорости прямой и обратной реакции, можно найти константу равновесия из соотношения: K = k1 / k2, где k1 и k2 – константы скорости прямой и обратной химических реакций.
Определение константы равновесия из уравнения Гиббса
При изотермическом и изобарном процессах константу равновесия можно найти из уравнения стандартного изменения энергии Гиббса: ΔGр-и = -RT * lnKc = -8,31T * 2,3lgKc, где R – универсальная газовая постоянная (8,31), T – температура реакции в К, lnKc – натуральный логарифм константы равновесия, который для удобства переводят в десятичный lgKc, умножая его на коэффициент 2,3.
Определение изменения энергии Гиббса реакции
Изменение стандартной энергии Гиббса реакции можно определить из уравнения для изотермического изобарного процесса: ΔG = ΔH – T ΔS, где T – температура реакции в К, ΔH – энтальпия в кДж/моль, ΔS – энтропия в Дж/(моль-град). Значения энтальпии и энтропии для различных веществ при температуре 25°C можно найти в справочной литературе. Если температура реакции отличается от 25°C, значения энтальпии и энтропии должны быть указаны в условии задачи.
Определение ΔG реакции при 25°C
Величину ΔG реакции при 25°C можно найти, сложив потенциалы образования ΔGобр каждого из продуктов реакции и вычтя из суммы ΔGобр исходных веществ. Значения потенциалов образования при 25°C для различных веществ можно найти в справочных таблицах.
Учет агрегатных состояний в формуле для константы равновесия
В случае, если участники реакции находятся в разных агрегатных состояниях, в формулу для определения константы равновесия входят концентрации веществ, находящихся в более подвижном состоянии (газ или жидкость).
