化学平衡と定数の法則は、平衡での反応について簡単に説明する数式で表すことができます。これは、反応商の値として表すことができます。これは、どの反応によってもそれ以上変化することはありません。
一般的な反応は以下を表します:
A + B C + D
それぞれ、反応物 ( A &B ) と生成物 ( C &D ) の間で平衡が維持されます。
化学平衡定数 K は、活性反応物と生成物との関係を表します。この記事では、反応の程度を予測するための平衡定数について説明します。
質量作用の法則
反応の程度を予測するための平衡定数によると、質量作用の法則は次のように述べています:
平衡状態では、2 つの相反する反応の速度が等しくなります。つまり、
前進反応の速度 =逆反応の速度。
K =k1 (前方) / k2 (後方)
特定の温度では、K1 と K2 は定数です。したがって、比 K1 / K2 は定数になります。これは K で表され、平衡定数と呼ばれます。
したがって、
K =K1 / K2
K1 / K2 =(C) (D) / (A) (B)
平衡定数 K の大きさは、反応がどの程度進行するかを予測するのに役立ちます。
温度は、反応物と形成される生成物との間の反応速度に正比例します。
温度が上昇すると、それに比例して反応速度が上昇します。
A + B C + D —— (1)
K =k1 (前方) / k2 (後方)
上記の反応では、k1 と k2 はそれぞれ正反応と逆反応の定数の速度であり、K は平衡定数です。
ここで、(A) (B) (C) &(D) は、それぞれ平衡状態での A、B、C &D の濃度の活性質量を表します。
反応の程度を予測するための平衡定数
可逆反応を扱う場合、任意の時点での反応方向を把握することが重要です。反応商と平衡定数を求めることで、反応の程度を予測することができます。
高い KC 値は、反応が高い生成物収率で平衡に達したことを示し、低い KC 値は、反応が低い生成物収率で平衡に達したことを示します。
KC> 103 の場合、反応はほぼ完了しています。
KC <10-3 の場合、反応はほとんど開始されません。
KC が 10-3 から 103 の範囲にある場合、かなりの量の反応物と生成物が平衡状態で存在します。
私たちを助ける化学反応予測の重要性:
- 使用した物質、その塩基性度、酸性度、反応速度を知るのに役立ちます。
- 特定の条件下での物質の化学量論的必要性を知ることができます。
- 物質の内容を抑圧し、内容の化学的挙動について知ることができます。
- 反応によって導かれる将来の結果を予測し、計算するのに役立つかもしれません。
いくつかの解決例
1) 反応を考える N2O4 (g) 2NO2
平衡状態では、レート (前進) =レート (後退)
K [N2O4] 式 =k [NO2] 式
次に、K (前方) / K (後方)
=K [ NO2 ]² eq / [ N2O4 ]eq
定数の比率は、新しい定数、平衡定数を与えます:
K =k (前方) / k (後方)
=k [NO2]² eq / [N2O4] eq
2) N2 (g) + Br2 (g) 2 HBr (g)
Keq =1.9 × 1019 at 25° C
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3) CO2 (g) + H2 (g) CO (g) + H2O (g)
KC =[ CO ] [ H2O ] / [ CO2 ] [ H2]
[ CO2 ] =0.1908 mol CO2 / 2.00 L =0.0954 M [ H2 ] =0.0454 M
[ CO ] =0.0046 M
[ H2O ] =0.0046 M
KC=[0.0046] [0.0046] / [0.954] [0.454]
=0.0049
4) 反応を考えてみましょう
Cu (s) + Zn²+ (aq) Cu²+ (aq) + Zn (s)
K =[ Cu²+ (aq) ] / [ Zn²+ (aq) ]
=298 K で 2.0 × 10–19
ここで、K の値は非常に小さいです。
したがって、この場合、平衡に達する前に、正反応に比べて逆反応がより大きく進行します。その結果、平衡状態では、反応物の濃度は、反応で形成された生成物の濃度よりもはるかに高くなります。
注:
K> 1 の場合、均衡は製品を優先します。
K <1 の場合、平衡は反応物を優先します。
平衡状態でゼロを意味するため、平衡定数をゼロにすることはできません。
結論
反応速度は、配置された反応物質の大きさ、速度、物理的性質、および温度に依存します。平衡定数Ｋの大きさは、反応が進行している反応速度を示す。 K の増加は、製品の平衡濃度の増加を示します。
反応範囲は、反応がどれだけ広がったかを知らせる量です。定数 K は、反応して生成物を形成するために注入された反応物を測定します。この記事では、反応の程度を予測するための平衡定数と、反応の重要度を予測するための平衡定数について説明します。
