Σχέση μεταξύ Kc και Kp
Πολλές χημικές αντιδράσεις δεν ολοκληρώνουν την αλυσίδα αντιδράσεών τους. Αντίθετα, επιτυγχάνουν μια κατάσταση χημικής ισορροπίας. Αυτή είναι μια κατάσταση στην οποία οι ρυθμοί των μπροστινών και των αντίστροφων αντιδράσεων είναι ίσοι. Επιπλέον, όλα τα αντιδρώντα και τα προϊόντα σε μια συγκέντρωση παραμένουν σταθερά (οι τιμές δεν αλλάζουν).
Η ισορροπία είναι μια δυναμική διαδικασία όπου υπάρχει μια συνεχής μετατροπή των αντιδρώντων σε προϊόντα ή το αντίστροφο. Σε αυτή τη διαδικασία, οι ανταλλαγές πραγματοποιούνται χωρίς καμία καθαρή αλλαγή στα μόρια του προϊόντος ή στον αριθμό των αντιδρώντων. Σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε για εφαρμογές σταθεράς ισορροπίας.
Βασικές διαφορές μεταξύ Kc και Kp
Οι Kc και Kp είναι γνωστές ως σταθερές ισορροπίας. Αυτές οι σταθερές σε ένα μείγμα αντίδρασης αντιπροσωπεύουν την αναλογία μεταξύ της πίεσης των προϊόντων και της συγκέντρωσης σε μια χημική αντίδραση. Η κύρια διαφορά είναι ότι το Kc εκφράζεται σε όρους συγκέντρωσης, ενώ το Kp εκφράζεται ως πίεση. Αυτές οι σταθερές ισορροπίας χρησιμοποιούνται για αναστρέψιμες αντιδράσεις και σε όλες τις εφαρμογές σταθερών ισορροπίας.
Το Kc μπορεί επίσης να οριστεί ως η σχέση μεταξύ της συγκέντρωσης των προϊόντων και των αντιδρώντων.
Kp είναι η αναλογία μεταξύ της πίεσης των αντιδρώντων και των προϊόντων.
Τι είναι το Kc;
Kc είναι ο λόγος της συγκέντρωσης των προϊόντων και των αντιδρώντων σε χημική ισορροπία. Τα συστατικά που χρησιμοποιούνται για την έκφραση των μοριακών συγκεντρώσεων είναι γνωστά ως Kc.
aA + bB ↔ cC + dD
Αυτή η αντίδραση μπορεί να γραφτεί ως:
Kc =[C]c [D]d[A]a [B]b
Εδώ, οι σταθερές a και b αναφέρονται στη συγκέντρωση των αντιδρώντων, ενώ c και d είναι τα προϊόντα της. Αυτές οι σταθερές ονομάζονται στοιχειομετρικοί συντελεστές προϊόντων και αντιδρώντων σε χημική ισορροπία. Σε όρους Kc, οι στοιχειομετρικοί συντελεστές αυξάνονται στις δυνάμεις τους σε ίσες συγκεντρώσεις αντιδρώντων και προϊόντων.
Οι σταθερές ισορροπίας μπορεί να διαφέρουν ως προς τα αντιδρώντα και τα προϊόντα, αλλά το Kc τους είναι πάντα το ίδιο. Σε εφαρμογές της σταθεράς ισορροπίας, το Kc είναι επίσης το ίδιο.
Άλλες δυνατότητες του Kc
Η ισορροπία μπορεί να επιτευχθεί από διαφορετικές κατευθύνσεις
Η τιμή του Kc δεν εξαρτάται από την αρχική συγκέντρωση προϊόντων και αντιδρώντων, αλλά εξαρτάται από τη θερμοκρασία
Το μέγεθος του Kc
Αν η τιμή του Kc είναι μεγάλη, τότε Kc>> 1. Τότε, η ισορροπία είναι παρούσα στα δεξιά και το μείγμα της αντίδρασης αποτελείται κυρίως από προϊόντα.
Αλλά αν η τιμή του Kc είναι μικρή, Kc <<1. Τότε, η ισορροπία υπάρχει στην αριστερή πλευρά και το μείγμα περιλαμβάνει αντιδρώντα.
Τώρα στην τρίτη συνθήκη, αν η τιμή είναι κοντά στο 1, τότε είναι (0,10
Τι είναι το Kp;
ΤοKp μπορεί να οριστεί ως η αναλογία μεταξύ της παρουσίας προϊόντων και των αντιδρώντων. Αυτή η σταθερά χρησιμοποιείται σε αέρια μείγματα. Η τιμή του Kp εξαρτάται από τη μερική πίεση της αέριας κατάστασης στην αντίδραση.
P + qQ ↔ rR + sS
Σε αυτήν την εξίσωση, η σταθερά ισορροπίας μπορεί να γραφτεί ως:
Kp =Rr . SsPp. Qq
Πού είναι η μερική πίεση. Επομένως, τα P, Q, R και S αντιπροσωπεύουν μερικές πιέσεις των συστατικών αερίων P, Q, R και S στην παραπάνω εξίσωση. Οι εκθέτες p, q, r και s είναι στοιχειομετρικοί συντελεστές προϊόντων και αντιδρώντων σε ένα αέριο μείγμα.
Σημαντικά σημεία που πρέπει να θυμάστε κατά τη σύνταξη μιας εξίσωσης Kp
Αν και τα βέλη αμφίπλευρης όψης (⇌) περιλαμβάνονται στις εξισώσεις ισορροπίας, αντιμετωπίζουμε τα στοιχεία της αριστερής πλευράς ως αντιδρώντα και τη δεξιά πλευρά ως προϊόντα.
Όλα τα προϊόντα βρίσκονται στην κορυφή του αριθμητή σε κατάσταση ισορροπίας, ενώ τα αντιδρώντα βυθίζονται στο κάτω μέρος του δοχείου και γίνονται ο παρονομαστής.
Η μερική πίεση αυξάνεται στην ισχύ της και είναι ίση με τους στοιχειομετρικούς συντελεστές της ουσίας στην ισορροπημένη εξίσωση.
Στο ετερογενές μείγμα δεν περιλαμβάνεται η μερική πίεση καθαρών στερεών και υγρών.
Σχέση μεταξύ αυτών των δύο σταθερών ισορροπίας
Ακολουθούν περισσότερες σημειώσεις σχετικά με τη σχέση μεταξύ Kc και Kp.
Αυτή η σχέση μεταξύ Kc και Kp μπορεί να οριστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση:
Kp =Kc(RT)Δn
Το Kp υποδηλώνει τη σταθερά ισορροπίας πίεσης, το Kc τη σταθερά ισορροπίας συγκέντρωσης, το R είναι η καθολική σταθερά αερίου ( 8,314 Jmol-1K-1), T είναι η θερμοκρασία και n είναι η διαφορά μεταξύ των συνολικών γραμμομορίων προϊόντων αερίου και των συνολικών γραμμομορίων αερίων αντιδραστηρίων.
Παράδειγμα:Βρείτε τη σταθερά ισορροπίας μεταξύ ιόντων αργύρου και χαλκού.
Cu(s) + 2Ag+ ⇆ Cu2+(aq) + 2Ag(s)
Αυτή η εξίσωση μπορεί να γραφτεί ως:
Kc =[Cu2+] / [Ag+]2
Σε αυτήν την εξίσωση, το συμπαγές ασήμι και ο χαλκός εξαλείφονται. Επίσης, ο συντελεστής για τα ιόντα χαλκού μετατρέπεται σε εκθέτη αφού γίνει ο υπολογισμός της ισορροπίας.
Σχέση μεταξύ των δύο σταθερών στα αέρια μείγματα
Μπορούμε να υποθέσουμε ότι όλα τα αέρια που υπάρχουν στην ισορροπία υπακούουν στον νόμο των ιδανικών αερίων. Τότε η μερική πίεση (p) που υπάρχει στο μείγμα αερίου θα είναι
PV =nRT
Διαίρεση και των δύο πλευρών με V
Μπορείτε να εξισώσετε ότι Δn =0, Kp =Kc από την παραπάνω εξίσωση.
Kc Vs. Kp
Συμπέρασμα
Μια σταθερά ισορροπίας είναι μια μαθηματική έκφραση που καθορίζει τη σχέση μεταξύ των συγκεντρώσεων του αντιδρώντος και του προϊόντος σε μια αναστρέψιμη χημική αντίδραση. Η σταθερά ισορροπίας είναι πάντα μια αναλογία συγκεντρώσεων ισορροπίας και δεν εξαρτάται από τις απόλυτες συγκεντρώσεις τίποτα. Εξαρτάται, ωστόσο, από τη θερμοκρασία Kp και Kc είναι οι σταθερές ισορροπίας του αέριου μείγματος σε μια αναστρέψιμη αντίδραση και είναι ευθέως ανάλογες μεταξύ τους όπως φαίνεται από την εξίσωση Kp =KC(RT)Δng.
