Hva er likevektskonstanter?
Noen kjemiske handlinger fortsetter irreversibelt i en retning. Et eksempel på dette er forbrenning av hydrogen (H) -gass i oksygen (O) for å produsere vann, som vist i formel 2 H 2 + O 2 => 2 H 2 O. Den motsatte reaksjon, 2 H 2 O => 2 H 2 + O 2 forekommer ikke under disse forholdene, uansett hvor mye tid som går. Det er reversible reaksjoner, som kjemikeren Claude-Louis Berthollet oppdaget i 1803. Vendbare reaksjoner fortsetter i en retning til de reverserte reaksjonene blir de foretrukne, noe som resulterer i likevekt og muliggjør beregning av likevektskonstanter.
Slike likevektskonstanter er avledet fra matematiske forhold som ble avslørt i tid gjennom innsatsen til mange forskere. Disse sammenhengene bruker forholdet mellom konsentrasjoner av oppløste arter i reaksjonssystemet. Et enkelt eksempel er ionisering av eddiksyre. En annen er den reversible nedbrytningen av gass dinitrogen tetroxide. I disse, som i alle eksempler, er likevektskonstanter avhengig av systemforhold som temperatur.
Eddiksyre dissosierer til et positivt hydrogenion pluss et negativt acetation. Det som gjør reaksjonen reversibel, er at disse ionene kan og vil rekombinere seg til sure molekyler. Andre eddiksyremolekyler dissosierer deretter for å erstatte de som har rekombinert. Resultatet er likevekt, noe som fører til et matematisk uttrykk. Ion- og syrekonsentrasjoner forholder seg til likevektskonstanten ved uttrykket K = [H +] [Ac -] / [HAc]. Logisk sett er likevektskonstanten for den omvendte reaksjonen det inverse av denne K, fordi syrekonsentrasjonen blir telleren og ionkonsentrasjoner blir nevneren.
For dinitrogentetroksid, som inneholder nitrogen (N) og oksygen, er den kjemiske reaksjonen skrevet N 2 O 4 ⇆ 2 NO 2 . Enhver endring i andel av disse to artene i et lukket system avhenger av endringen i systemtrykk; for hvert molekyl tetroksid som spaltes, dannes to molekyler med nitrogendioksid, og øker trykket. Dette krever energi og, utenfor et poeng, favoriserer splittelsen. Ligningen lyder K = [NO 2 ] [NO 2 ] / [N 2 O 4 ]. Når det gjelder eddiksyre, er likevektskonstanten for reversreaksjonen, som for alle likevektskonstanter for alle reversreaksjoner, den inverse av denne K.
Irreversible reaksjoner adlyder de samme matematiske forholdene som reaksjonene som er reversible. I slike tilfeller blir nevneren imidlertid enten 0 eller uendelig, hvis man undersøker fremreaksjonen eller motreaksjonen. Dette antyder en likevektskonstant som har en motsatt verdi, av uendelig eller på 0. Slik informasjon er ubrukelig. Interessant er også muligheten for å få en reaksjon til fullføring, noe som gjør det irreversibelt ved å fjerne et av produktene fra systemet, for eksempel gjennom en semipermeabel membran som beholder reaktantene.