Reakcijos dalmenys ir kitimo kryptis

Q apibūdina esamą mišinį

Sudarykite Q iš esamų aktyvumų pagal užrašytą reakcijos lygtį. Kitaip nei K°, Q nebūtinai yra pusiausvyros vertė. Kai aktyvumai yra teigiami ir baigtiniai, o reakcijos ir aktyvumų apibrėžimo susitarimai tie patys, Q < K° yra palankus suminei reakcijai tiesiogine kryptimi, Q > K° – atvirkštine kryptimi, o Q = K° nusako pusiausvyros sąryšį.

Šis krypties kriterijus kyla iš ΔᵣG = RT ln(Q/K°), esant nurodytai temperatūrai ir pasirinktam reakcijos užrašymo būdui. Jis numato termodinaminę tendenciją, o ne jos greitį. Itin mažos greičio konstantos ar nukleacijos barjerai gali uždelsti pastebimą pokytį.

Daugiau produkto nebūtinai lemia Q > K°

Mūsų hipotetinio A + B ⇌ AB mišinio Q = 1.25, o K° = 5.00, esant pastoviai temperatūrai. Jei a_AB padvigubėja nuo 0.100 iki 0.200, o kiti aktyvumai iš pradžių lieka nepakitę, Q tampa 2.50. Jis priartėjo prie K°, bet vis dar yra už ją mažesnis.

Šioje naujai apibrėžtoje būsenoje išlieka tiesioginės reakcijos tendencija. Produkto pridėjimas automatiškai neapgręžė reakcijos krypties. Jei pradinė būsena būtų pusiausvyros, vien produkto aktyvumo padidėjimas iš pradžių lemtų Q > K°; svarbi ir pradinė būsena, ir sutrikdymo dydis.

Apgręžkite ir proporcingai keiskite lygtį bei išraišką

Reakcijai A ⇌ B dalmuo Q = a_B/a_A. Užrašius B ⇌ A, dalmuo ir konstanta pakeičiami atvirkštiniais dydžiais. Jei pradinė K° yra 4.00, atvirkštinės reakcijos konstanta yra 0.250. Padauginus visus koeficientus iš 2, gaunami Q² ir K°² = 16.0. Sumažinus juos perpus, gaunamos kvadratinės šaknys, o K° = 2.00.

Tai skirtingi skaitiniai tos pačios suderinamos pusiausvyros būsenos aprašymai. Apgręžus užrašytą reakcijos kryptį, taip pat apsikeičia žodžių „tiesioginė“ ir „atvirkštinė“ nurodomos kryptys. Niekada nelyginkite vienos lygties reakcijos dalmens su kitaip padaugintos ar apgręžtos lygties konstanta.

Vien kryptis nenusako galutinės sudėties

Reakcijos dalmens patikra parodo, kuria kryptimi suderinama reakcija gali sumažinti termodinaminį neatitikimą. Galutinei sudėčiai apskaičiuoti taip pat reikia žinoti bendrus tvermės dėsnių išlaikomus medžiagų kiekius, kitas veikiančias pusiausvyras ir nurodytus apribojimus. Pradinių turimų medžiagų koncentracijų paprastai negalima įrašyti taip, tarsi jos būtų galutinės pusiausvyros koncentracijos.

Esant pastoviai temperatūrai ir nepakitusiam standartinės būsenos apibrėžimui, koncentracijos pokytis keičia Q, o K° lieka tokia pati. Temperatūros pokytis paprastai keičia K°. Aiškindami sistemos atsaką, šiuos du veiksmus aiškiai atskirkite.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pabandykite patys

1. Užrašytai reakcijai Q = 2.50, o K° = 5.00. Kuri kryptis palanki grynajam reakcijos vyksmui?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Tiesioginės reakcijos kryptimi.

   Taikant tą pačią konvenciją, Q išlieka mažesnis už K°.

2. Jei reakcijos A ⇌ B konstanta K° = 4.00, kokia yra reakcijos B ⇌ A konstanta K°?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   0.250.

   Apgręžus visą reakcijos lygtį, jos aktyvumų sandauga pakeičiama atvirkštiniu dydžiu.

3. Kokia yra reakcijos 2 A ⇌ 2 B konstanta K°, jei reakcijos A ⇌ B konstanta K° = 4.00?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   16.0.

   Padvigubinus visus koeficientus, pradinė konstanta pakeliama kvadratu.

4. Esant pastoviai temperatūrai ir taikant tą pačią konvenciją, ar pridėjus produkto pasikeičia pati K°?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Pasikeičia esamas reakcijos dalmuo; pusiausvyros sąryšis tomis sąlygomis išlieka nepakitęs.

Ką verta įsidėmėti

• Lyginkite Q su konstanta, atitinkančia tiksliai tą pačią reakcijos lygtį.
• Termodinaminė kryptis nėra tas pats, kas reakcijos greitis ar galutinė sudėtis.
• Apgręžus reakciją imama atvirkštinė vertė, o proporcingai pakeitus stechiometrinius koeficientus keliama laipsniu.
• Atskirkite Q pokyčius nuo K° pokyčių.