Co jsou rovnovážné konstanty?
Některé chemické účinky postupují nevratně v jednom směru. Jedním z příkladů je pálení plynu vodíku (H) v kyslíku (O) za vzniku vody, jak je uvedeno ve vzorci 2 H 2 + O 2 => 2 H 2 O. Opačná reakce, 2 h 2 o => 2 h 2 + O 2 se za těchto podmínek nevyskytuje, bez ohledu na to, kolik času ubíhá. Existují reverzibilní reakce, protože chemik Claude-Louis Berthollet objevil v roce 1803. Reverzibilní reakce probíhají v jednom směru, dokud se reverzní reakce nestane zvýhodněnými, což má za následek rovnováhu a umožňuje výpočet rovnovážných konstant.
Takové rovnovážné konstanty byly odvozeny z matematických vztahů odhalených v čase prostřednictvím úsilí mnoha vědců. Tyto vztahy využívají poměry koncentrací rozpuštěných druhů v reakčním systému. Jedním jednoduchým příkladem je ionizace kyseliny octové. Dalším je reverzibilní rozpis plynového dinitruOgen Tetroxid. V nich, stejně jako ve všech příkladech, jsou rovnovážné konstanty závislé na podmínkách systému, jako je teplota.
Kyselina octová disocituje do pozitivního iontu vodíku plus negativního acetátového iontu. Co dělá reakci reverzibilní, je to, že tyto ionty mohou a budou rekombinovat na molekuly kyseliny. Jiné molekuly kyseliny octové pak se poté disociují, aby nahradily ty, které se rekombinovaly. Výsledkem je rovnováha, což vede k matematickému výrazu. Koncentrace iontu a kyseliny se vztahují k rovnovážné konstantě expresí k = [H+] [AC-]/[HAC]. Logicky je rovnovážná konstanta pro reverzní reakci inverzí tohoto K, protože koncentrace kyseliny se stává koncentrací čitatele a iontů se stává jmenovatelem.
Pro dinitrogenní tetroxid, který obsahuje dusík (n) a kyslík, je chemická reakce psána n 2 o 4 ⇆ 2 NE 2 .Jakákoli změna v poměru těchto dvou druhů v uzavřeném systému závisí na změně tlaku systému; Pro každou molekulu tetroxidu, který se rozkládá, dvě molekuly formy oxidu dusíku, což zvyšuje tlak. To vyžaduje energii a mimo bod znetvoří rozdělení. Rovnice čte k = [ne 2 ] [no 2 ]/[n 2 o 4 ]. Pokud jde o kyselinu octovou, rovnovážná konstanta pro zpětnou reakci, stejně jako pro všechny rovnovážné konstanty pro všechny reverzní reakce, je inverzní k.
nevratné reakce dodržují stejné matematické vztahy jako reakce, které jsou reverzibilní. V takových případech se však jmenovatel stane buď 0 nebo nekonečno, pokud jeden zkoumá reakci dopředu nebo zpětnou reakci. To naznačuje, že rovnovážná konstanta má opačnou hodnotu, nekonečno nebo z roku. Takové informace jsou zbytečné. Zajímavá je také možnost řízení reakce na dokončení, takže je nevratná odstraněním jednoho z TProdukty ze systému, například semipermeabilní membránou, která zachovává reaktanty.