Як обчислити рівноважну концентрацію


 

В ході хімічної реакції встановлюється рівновага, коли швидкість прямої реакції (в ході якої вихідні речовини перетворюються в продукти) стає рівною швидкості зворотної реакції (коли продукти перетворюються на вихідні речовини). Концентрації всіх цих речовин тоді називаються рівноважними.



Інструкція

  1. У першу чергу згадайте, що таке константа рівноваги. Це — величина, що характеризує відношення концентрацій (або парціальних тисків) продуктів реакції до концентрацій вихідних речовин. Наприклад, якщо реакція протікає за схемою: А + В = С + D, то Кр = [C] [D] / [A] [B].
  2. Якщо ж схема протікання реакції така: 2А + В = 2С, то Кр обчислюється за такою формулою: [C] ^ 2 / [B] [A] ^ 2. Тобто індекси перетворюються в показник ступеня, в яку потрібно звести концентрацію того чи іншого компонента.
  3. Розгляньте приклад. Припустимо, протікає та сама перша реакція: А + B = C + D. Потрібно визначити рівноважні концентрації всіх компонентів, якщо відомо, що початкові концентрації вихідних речовин А і В були рівні 2 моль / літр, а константа рівноваги може бути прийнята за 1.
  4. Знову запишіть формулу константи рівноваги для цього конкретного випадку: Кр = [C] [D] / [A] [B]. Враховуючи, що Кр = 1, отримаєте: [C] [D] = [A] [B].
  5. Початкові концентрації речовин А і В вам відомі (задані за умовами задачі). Початкові концентрації продуктів реакції С і D були рівні 0, а потім збільшилися до деяких рівноважних значень. Позначте рівноважну концентрацію речовини С за х, тоді рівноважна концентрація речовини А (з якого утворилося С) буде дорівнює (2-х).
  6. Оскільки схема реакції свідчить, що з 1 моля речовини А утворюється 1 моль речовини С, а з 1 моля речовини В — 1 моль речовини D, то, відповідно, рівноважна концентрація D також буде = х, а рівноважна концентрація В = (2-х ).
  7. Підставивши ці величини в формулу, отримаєте: (2-х) (2-х) = х ^ 2. Вирішивши це рівняння, отримаєте: 4х = 4, тобто, х = 1.
  8. Отже, рівноважні концентрації продуктів реакції C і D дорівнюють 1 моль / літр. Але оскільки рівноважні концентрації вихідних речовин А і В обчислюються за формулою (2-х), то і вони також будуть рівні 1 моль / літр. Задача вирішена.