Константа равновесия Kc и способы ее расчета

Доктор Хельменстин имеет докторскую степень. в области биомедицинских наук и является научным писателем, педагогом и консультантом. Она преподавала научные курсы в средней школе, колледже и аспирантуре.

Определение константы равновесия

Константа равновесия – это значение коэффициента реакции, вычисляемое из выражения для химического равновесия. Он зависит от ионной силы и температуры и не зависит от концентрации реагентов и продуктов в растворе.

Расчет константы равновесия

Для следующей химической реакции:
aA(g) + bB(g) ↔ cC(g) + dD(g)

Константа равновесия К_с рассчитывается с использованием молярности и коэффициентов:

К_с = [C] c [D] d / [A] a [B] b

[A], [B], [C], [D] и т. д. — молярные концентрации A, B, C, D (молярность)

a, b, c, d и т. д. — коэффициенты в сбалансированном химическом уравнении (цифры перед молекулами)

Константа равновесия является безразмерной величиной (не имеет единиц измерения). Хотя расчет обычно пишется для двух реагентов и двух продуктов, он работает при любом количестве участников реакции.

Kc в гомогенном и гетерогенном равновесии

Расчет и интерпретация константы равновесия зависит от того, включает ли химическая реакция гомогенное или гетерогенное равновесие.

• Все продукты и реагенты находятся в одной и той же фазе для реакции при гомогенном равновесии. Например, все может быть жидкостью или все виды могут быть газами.
• Для реакций, достигающих гетерогенного равновесия, присутствует более одной фазы. Обычно присутствуют только две фазы, такие как жидкости и газы или твердые тела и жидкости. Твердые вещества опущены из выражения равновесия.

Значение константы равновесия

Для любой заданной температуры существует только одно значение константы равновесия. К_с Только изменяется при изменении температуры, при которой протекает реакция. Вы можете сделать некоторые предсказания о химической реакции, основываясь на том, велика или мала константа равновесия.

Если значение К_с очень велика, то равновесие благоприятствует реакции вправо, и продуктов больше, чем реагентов. Реакцию можно назвать «полной» или «количественной».

Если значение константы равновесия мало, то равновесие благоприятствует реакции слева, и реагентов больше, чем продуктов. Если значение К_с приближается к нулю, можно считать, что реакция не идет.

Если значения константы равновесия для прямой и обратной реакции почти одинаковы, то реакция с одинаковой вероятностью будет протекать в одном направлении, а в другом, и количества реагентов и продуктов будут примерно равными. Этот тип реакции считается обратимым.

Пример расчета константы равновесия

Для равновесия между ионами меди и серебра:

Cu(т) + 2Ag + ⇆ Cu 2+ (водн.) + 2Ag(т)

Выражение константы равновесия записывается как:

Кс = [Cu 2+ ] / [Ag + ] 2

Обратите внимание, что твердые медь и серебро были исключены из выражения. Также обратите внимание, что коэффициент для иона серебра становится показателем степени при расчете константы равновесия.