いくつかの化学反応は、その反応連鎖を完了しません。代わりに、それらは化学平衡状態に達します。正反応と逆反応の速度が等しい状態です。さらに、濃度内のすべての反応物と生成物は一定のままです (値は変化しません)。
平衡は、反応物から生成物への変換、またはその逆の絶え間ない変換が行われる動的なプロセスです。このプロセスでは、生成物分子や反応物の数に正味の変化がなくても交換が行われます。この記事では、平衡定数の応用について説明します。
Kc の主な違い と Kp
Kc と Kp は平衡定数として知られています。反応混合物におけるこれらの定数は、化学反応における生成物の圧力と濃度の比率を表します。主な違いは、Kc が濃度で表されるのに対し、Kp は圧力で表されることです。これらの平衡定数は、可逆反応および平衡定数のすべてのアプリケーションで使用されます。
Kc は、生成物と反応物の濃度の関係として定義することもできます。
Kp は、反応物と生成物の圧力の比率です。
Kc とは?
Kc は、化学平衡における生成物と反応物の濃度の比率です。モル濃度を表すために使用される成分は、Kc として知られています。
aA + bB ↔ cC + dD
この反応は次のように記述できます:
Kc =[C]c [D]d[A]a [B]b
ここで、定数 a と b は反応物の濃度を表し、c と d はその生成物です。これらの定数は、化学平衡における生成物および反応物の化学量論係数と呼ばれます。 Kc に関しては、化学量論係数は、反応物と生成物の濃度が等しくなるように累乗されます。
平衡定数は反応物と生成物によって異なる場合がありますが、それらの Kc は常に同じです。平衡定数の適用では、Kc も同じです。
Kc のその他の機能
平衡はさまざまな方向から得ることができます
Kc の値は生成物や反応物の初期濃度には依存しませんが、温度には依存します
Kc の大きさ
Kc の値が大きい場合、Kc>> 1 となります。このとき平衡は右側にあり、反応混合物は主に生成物でできています。
しかし、Kc の値が小さい場合、Kc <<1 になります。その場合、平衡は左側に存在し、混合物は反応物を含みます。
3 番目の条件では、値が 1 に近い場合は (0.10
Kp とは?
Kp は、生成物と反応物の存在の比率として定義できます。この定数は、気体混合物で使用されます。 Kp の値は、反応中のガス状態の分圧に依存します。
P + qQ ↔ rR + sS
この方程式では、平衡定数は次のように記述できます:
Kp =Rr . SsPp。 Qq
分圧はどこにありますか。したがって、Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳは、上式におけるＰ、Ｑ、Ｒ、およびＳガス成分の分圧を表す。指数 p、q、r、および s は、気体混合物中の生成物および反応物の化学量論係数です。
Kp 方程式を書く際に覚えておくべき重要なポイント
平衡方程式に両側矢印 (⇌) が含まれていますが、左側の要素を反応物、右側の要素を生成物として扱います。
すべての生成物は平衡の分子の上部にありますが、反応物は容器の底に沈んで分母になります.
分圧はその累乗であり、平衡方程式における物質の化学量論係数に等しくなります。
不均一な混合物では、純粋な固体と液体の分圧は含まれません。
これら 2 つの平衡定数の関係
Kc と Kp の関係について、さらに詳しく説明します。
この Kc と Kp の関係は、次の式を使用して定義できます:
Kp =Kc(RT)Δn
Kp は圧力平衡定数、Kc は濃度平衡定数、R は普遍気体定数 ( 8.314 Jmol-1K-1)、T は温度、n はガス生成物の総モル数とガス反応物の総モル数の差です。
例:銀イオンと銅イオンの間の平衡定数を求めます。
Cu(s) + 2Ag+ ⇆ Cu2+(aq) + 2Ag(s)
この方程式は次のように記述できます:
Kc =[Cu2+] / [Ag+]2
この式では、固体の銀と銅は除外されています。また、銅イオンの係数は、平衡計算後に指数に変換されます。
気体混合物における 2 つの定数の関係
平衡状態にあるすべての気体が理想気体の法則に従うと仮定できます。その場合、ガスの混合物に存在する分圧 (p) は
PV =nRT
両辺を V で割る
上記の式から、Δn =0、Kp =Kc と見なすことができます。
Kc対。 Kp
結論
平衡定数は、可逆的な化学反応における反応物と生成物の濃度の関係を指定する数式です。平衡定数は常に平衡濃度の比率であり、絶対濃度には依存しません。しかし、それは温度に依存します。Kp と Kc は、可逆反応における気体混合物の平衡定数であり、式 Kp =KC(RT)Δng で示されるように、互いに正比例します。
