化学反応の平衡定数は、化学反応が平衡に達したときの生成物と反応物の間の関係を説明します。
バランスの取れた化学方程式では、平衡定数は、生成物のモル濃度の積と反応物のモル濃度の積の比として定義されます。各濃度項は、化学量論係数に等しい指数乗数にする必要があります
化学反応におけるkp平衡定数は?
反応物と生成物の両方が気体状態にある場合、平衡定数は反応物と生成物の分圧で表されます。
平衡定数 kp は大気圧によって決まり、次の式で表されます:
qQ+ rR ⇌ sS+ tT
平衡定数の式は次のようになります:
分圧の単位は次のとおりです。
<オール>kc とは?
Kcは可逆反応における平衡定数を表します。
場所:
[S] は生成物のモル濃度です
[T] – T は生成物のモル濃度です
[Q] – Q は反応物のモル濃度です
[R]– R は反応物のモル濃度です
Kp と Kc の関係
気体混合物の平衡定数は Kp と Kc です。平衡定数には、液体や固体などの単一成分の濃度は含まれず、単位もありません。
次の可逆反応を考えてみましょう:
qQ + rR ⇌ sS + tT
濃度 (モル/リットル) で表される反応の平衡定数は、次のように表すことができます。
平衡に気体種が含まれる場合、濃度は気体物質の分圧で表すことができます。分圧に関する平衡定数は次のように与えられます:
ここで、pQ、pR、pS、および pT は、それぞれ物質 Q R、S、および T の分圧を表します。気体が理想的であると仮定すると、理想気体の方程式によると:
PV =nRT
p =nRT / V
ここで、p は圧力 (Pa) です
n は mol 単位のガスの量です
V は容積 (立方メートル) です
T はケルビンの温度です
n/V =濃度、C
または
p =CRT または [ガス] RT
C が mol dm-3 で p が bar の場合、R =0.0831 bar dm3 mol-1 K-1.
一般的な反応を想定してみましょう:
qQ + rR↔ sS + tT
平衡定数は次のように与えられます:
さて、p =CRT
したがって、
pQ=[Q] RT
[Q] は反応物 Q のモル濃度
同様に、
PR=[R]RT
PS =[S] RT
PT =[T] RT
[R]、[S]、および [T] は、それぞれ R、S、および T のモル濃度です。
これらの値を Kp の式、つまり式 (1) に代入します。
Kp =[([S] RT) s ([T] RT) t]/[([Q] RT) q ([R] RT) r]
=[S] s[T] t (RT) s+t/[Q] q [R] r (RT) q+r
=[S] s [T] t (RT) s+t – q+r/[Q] q [R] r
=Kc (RT) s+t-q+r
=Kc (RT) Δn
Kp と kc は、ガス分子のモル数に応じて変化します。これは、さまざまなケースを与えることによって示すことができます。
ケース 1:
Δng =0 の場合、式中のガス分子のモル数の変化がゼロのとき。
次に、Kp =Kc
ケース 2:
ガス分子のモル数が増加すると、つまりデルタ ng> 0 の場合、Kp> Kc
ケース 3:
気体分子のモル数が減少すると、つまり Δng <0 の場合、
Kp
一般的な反応:qQ+ rR ⇌ sS + tT
Kc =(MolL-1)(s+t) \(MolL-1)(q+r) =(MolL-1)(s+t)-(q+r) =[モル L-1]△n
したがって、Kc の単位は [Mole L-1]△n
Kp=(atm)(c+d) \(atm)(a+b) =(atm または bar)(c+d)-(a+b) または (atm または bar)n
したがって、Kp=atm または bar の単位です。
反応について:
N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g)
293 K での平衡混合物の濃度は、N2O4 が 5 x 10-8mol/L、NO2 が 2 x 10-6mol/L です。平衡定数の値を見つけてください。
式の適用:k =[NO]2\[N2O4]
1 mol/L の標準状態濃度に関して濃度を取得する:
K=8×10-5
反応について:
N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2 NH3(g)
pN2 =0.30 atm、pH2 =0.20 atm、pNH3 =0.40 atm の場合、Kp の値は?
式を使用:Kp =p[NH3]2\p[N2].p[H2]3
Kp=13.3 気圧
平衡定数には、反応の程度と方向の予測など、さまざまな用途があります。また、平衡濃度の計算にも役立ちます。
Kp と Kc の関係は Kc(RT) Δn です。この関係は、反応物と生成物のモル数が等しい、正または負の 3 つの主要なケースで機能します。平衡定数の単位は、与えられた生成物と反応物のモル数または分圧に応じて、反応が前進するか後退するかを決定します。kp と kc の平衡定数単位
平衡定数の単位に関する質問
例 1:
例 2:
結論
