反応物と生成物の量に変化がない場合、平衡が達成されます。化学平衡は複雑なプロセスです。この場合、正反応の速度と逆反応の速度は等しくなります。また、平衡状態にある生成物と反応物の関係は、平衡定数によって表されます。この記事では、平衡定数に影響を与える要因と、反応の方向を予測するために平衡定数を使用する方法について学びます。
反応の方向を予測するための平衡定数の計算
可逆反応を扱う場合、方向性を知ることが重要です。例えば、窒素と水素からアンモニアを製造する場合、生成の正確さのためにプロセスを最適化する必要があります。反応商と平衡定数を計算することで、反応の方向を計算できます。
平衡定数の計算
平衡状態にある生成物と反応物の関係は、平衡定数と呼ばれます。生成物と反応物のモル濃度に関する平衡定数は次のように与えられます
Kc=[C]c [D]d/[A]a [B]b
反応指数の計算
反応商は Q によって知られ、化学式の反応物と生成物の数を測定します。それらのモル濃度に関する反応商は、
として与えられます。Qc =[C]c [D]d/ [A]a [B]b
ここで、反応の方向を予測するための平衡定数の計算を以下に示します:
Q =Kc の場合、反応は平衡状態にあります。実際の濃度は、平衡状態にある生成物と反応物の濃度に等しくなります。
Q
Q> Kc の場合、反応は逆方向に進みます。初期濃度は、平衡濃度よりも大きくなります。この状況では、より多くの反応物が形成されます。
平衡定数の意味に影響を与える要因
平衡定数の意味に影響を与える要因は?平衡定数に影響を与える要因は、平衡定数の変化をもたらすものです。
平衡定数に対する濃度変化の影響
化学平衡に存在する反応物と生成物の濃度を変更しても、平衡定数は変更されません。
ル シャトリエの原理によると、生成物と反応物の濃度に変化をもたらすと、平衡の位置が移動し、行った変化が逆転します。
平衡定数の例に影響を与える要因
平衡定数に影響を与える要因は、次の式を使用して説明できます:
A + 3B=C + D
C 濃度を高くすると、平衡は逆方向に移動し、C 濃度が低くなります。C 濃度を高くすると、Kc 定数が大きくなり、値が変化します。 Kcの。 Kc の濃度の変化を止めるには、C の濃度を下げて元の値に戻す必要があります。これにより、均衡の方向が逆転します。
平衡定数に対する圧力変化の影響
これは、1 つのガスのみを含むシステムに適用されます。システムの圧力が変化しても、平衡定数は変化しません。ルシャトリエの原理によれば、圧力を変えるとその変化を反転させるように平衡が動きます。
たとえば、すべてのガスを含む化学反応を考えてみましょう。 1 つのガスの分圧の変化は、Kp に直接的または間接的に影響します。そして、Kp の値は温度が変化しない限り変化しないため、平衡は変化の方向にシフトし、方向が逆転します。
平衡定数に対する温度変化の影響
反応全体の温度を変化させると、平衡定数が変化します。たとえば、水素とヨウ素が関係する反応など、反応の平衡定数に影響を与える要因を考えてみましょう。
H2+ I2 =2HI
ΔH =-10.4 KJ / mol
KP は PP =P2 HI/ PH2 P I2
ご覧のとおり、温度が上昇すると Kp の値が減少します。それは、発熱性である平衡に関するすべての前向き反応の結果です。平衡定数の値は、温度が上昇するにつれて減少します。吸熱反応の場合は逆のことが起こります。つまり、温度を上げると平衡定数の値が大きくなります。
温度が変化すると、平衡位置も変化します。反応は、変化を逆にするような方法で移動します。ルシャトリエの原理によると、温度を上げると平衡がずれて再び温度が下がります。熱を吸収する反応を促進することでこれを達成します。
結論
反応の収率を決定するには、反応の方向を予測するための平衡定数を計算する必要があります。そして、方向を計算すると、平衡定数に影響を与える特定の要因を知ることができます。平衡定数に影響を与える要因は、温度、圧力、および濃度です。圧力と濃度が変化しても平衡定数は変化しませんが、温度が上昇すると濃度が低下し、その逆も同様です。
