تعادل ثابت چیست؟

در این مقاله در مورد تعادل شیمیایی ، ما در مورد ثابت تعادل ، که اغلب به آن ضریب تعادل نیز گفته می شود ، می آموزیم. در این مقاله توضیح داده شده است که ثابت تعادل چیست ، چرا قابل توجه است و چگونه می توان آن را محاسبه کرد. ما معادله تعادل را معرفی می کنیم ، و شما به طور خلاصه در مورد واکنش واکنش خواهید آموخت. ما همچنین تعادل را تعریف می کنیم و در مورد تفاوت بین تعادل پویا و تعادل شیمیایی بحث می کنیم.

مباحث تحت پوشش در مقالات دیگر

بررسی: تعادل پویا چیست؟

بنابراین اجازه دهید تعادل را تعریف کنیم. تعادل پویا یا تعادل شیمیایی به حالت اشاره دارد که یک واکنش شیمیایی زمانی است که واکنش های رو به جلو و معکوس با سرعت برابر هستند ، به این معنی که غلظت محصولات و واکنش دهنده ها هر دو ثابت هستند. میزان تشکیل محصولات از واکنش دهنده ها همان میزان در جایی است که محصولات در معرض واکنش دهنده ها قرار می گیرند.

به خاطر داشته باشید که این بدان معنی نیست که غلظت واکنش دهنده ها و محصولات لزوماً باید یکسان باشد ، فقط این که نرخ تشکیل برابر است ، بنابراین تغییر کلی در غلظت وجود ندارد.

یک مفهوم مرتبط با نام هموستاز نامیده می شود ، که وقتی یک ارگانیسم زنده pH ، متابولیسم ، دما و غیره را در یک محدوده باریک از طریق یک فرآیند خود تنظیم کننده حفظ می کند. این حالت ممکن است در تعادل واقعی باشد یا نباشد.

تعادل پویا در مقابل تعادل شیمیایی

تعادل پویا و تعادل شیمیایی در بیشتر شرایط معادل است. تعادل شیمیایی به یک واکنش شیمیایی اشاره دارد ، جایی که واکنش دهنده ها و محصولات در تعادل قرار دارند. به عنوان مثال یک فرآیند فیزیکی بدون تغییر شیمیایی ، مانند گازهایی که بین ظروف پخش می شوند ، انجام دهید. اگر این به تعادل رسید ، این نوعی تعادل پویا خواهد بود ، اما نوعی تعادل شیمیایی نیست.

تعادل ثابت چیست؟چه چیزی را نشان می دهد؟

ثابت تعادل ، k ، نشان دهنده میزان واکنش در هنگام تعادل است. از غلظت و ضرایب هر واکنش دهنده و محصول برای تشکیل یک نسبت استفاده می کند. از مقدار k ، می توانیم درک کنیم که آیا یک واکنشی از واکنش دهنده ها یا محصولات بیشتر حمایت می کند ، و بنابراین موقعیت تعادل در آن قرار دارد.

If K>1 ، موقعیت تعادل در سمت راست نهفته است ، به این معنی که تشکیل محصولات در واکنش مورد علاقه قرار می گیرد.

در همین راستا ، اگر K = 1 ، این نشان می دهد که موقعیت تعادل مستقیماً در مرکز قرار دارد ، بنابراین نه محصولات و نه واکنش دهنده ها مورد علاقه قرار نمی گیرند.

شایان ذکر است که مقدار K و آنچه در مورد واکنش نشان می دهد ، با دما تغییر می کند. این امر به این دلیل است که حلالیت یک ماده بسته به درجه حرارت می تواند افزایش یا کاهش یابد. به همین دلیل ، غلظت و بنابراین تعادل واکنش نیز می تواند با دما تغییر کند.

معادله تعادل

نحوه محاسبه ثابت تعادل

برای یک معادله تعادل AA + BB ⇌ CC + DD ، ثابت تعادل را می توان با استفاده از فرمول K = [C] C [D] D / [A] A [B] B ، که در آن K ثابت است ، پیدا کرد. غلظت همه محصولات در شمارنده است و غلظت تمام واکنش دهنده ها در مخرج است. سپس هر مؤلفه به قدرت ضریب خاص آنها افزایش می یابد. ثابت تعادل برابر با ثابت سرعت واکنش رو به جلو است که بر اساس ثابت نرخ واکنش معکوس تقسیم می شود.

این رابطه ، ثابت تعادل ، به عنوان قانون اقدام جمعی شناخته می شود. قانون ، اولا ، بیان می کند که میزان واکنش شیمیایی به طور مستقیم با غلظت واکنش دهنده های آن متناسب است. همچنین ، ثانیا ، و مهمتر از همه برای ما بیان می کند که نسبت غلظت واکنش دهنده ها و محصولات برای یک واکنش در تعادل ثابت است. این ثابت به عنوان ثابت تعادل شناخته می شود ، K.

همچنین شایان ذکر است که رابطه k = [c] c [d] d / [a] a [b] b مستقیماً معادل k = k است_{رو به جلو} / k_معکوس، جایی که k_{رو به جلو}آیا نرخ برای واکنش رو به جلو ثابت است و k_معکوسآیا نرخ برای واکنش معکوس ثابت است:

نرخ_{رو به جلو} = k_{رو به جلو}x [a] a [b] b & rate_معکوس = k_معکوسx [c] c [d] d بنابراین ، k_{رو به جلو} / k_معکوس= [C] C [D] D / [A] A [B] B = K.

This equation also explains why K indicates the extent of reaction. If K>1 سپس شمارنده ، که توسط غلظت محصولات نشان داده می شود ، بیشتر است. اگر k<1 then the denominator, represented by the concentration of reactants, is greater.

هنگام محاسبه K به خاطر داشته باشید!

به منظور محاسبه ضریب تعادل ، ابتدا معادله تعادل شیمیایی متعادل را بنویسید. با توجه به قانون عمل جمعی ، ضرایب هر ماده ، بنابراین مهم است که معادله به درستی متعادل باشد.

علاوه بر این ، حتماً بیان غلظت همه راه حل ها را ثابت نگه دارید. این بسیار مهم است زیرا K با استفاده از غلظت محصولات و واکنش دهنده ها یافت می شود. در صورتی که همه راه حل ها در همان حجم باشند ، راه حل ها در M بیان می شوند ، یا گاهی اوقات در خال ها بیان می شوند. مواد جامد ، مایعات و حلالها مقدار 1 اختصاص داده می شوند ، بنابراین غلظت آنها بر مقدار K. تأثیر نمی گذارد. به این روش ، فقط محلول های آبی و گازها به سمت بیان ثابت تعادل حساب می شوند.

چگونه می توان تعادل را از مقادیر k شناخته شده دیگر پیدا کرد

همچنین می توان با استفاده از مقادیر K برای سایر واکنشهای شناخته شده ، ثابت تعادل را برای واکنش پیدا کرد. در این موارد چند قانون تعیین شده وجود دارد:

1. هنگام اضافه کردن 2 یا بیشتر واکنش به هم برای ایجاد یک مورد جدید ، تمام مقادیر K موجود را با هم ضرب کنید تا ثابت تعادل برای واکنش جدید بدست آید. k_جدید = K₁x k₂x k₃ایکس …
2. هنگام ضرب یک واکنش کامل توسط یک فاکتور عددی n ، مقدار K موجود را به قدرت N افزایش دهید تا ثابت جدید بدست آورید. k_جدید = (K_اصلی) N
3. هنگام معکوس کردن یک واکنش ، برای به دست آوردن مقدار جدید ، از مقدار k موجود استفاده کنید. k_جدید= 1 / k_اصلی
4. هنگام انجام ترکیبی از این عملیات ، هر مرحله را در صورت لزوم اعمال کنید. به عنوان مثال ، اگر یک واکنش X ابتدا معکوس شود ، سپس به یک واکنش دیگر اضافه شود ، سپس k_جدید= (1 / k_X) X (k_Y)

مرتبط: واکنش پاسخ چیست؟

نکته واکنش ، Q ، یک مفهوم بسیار مشابه با ثابت تعادل است و یک تفاوت معنی داری دارد. میزان واکنش اندازه گیری میزان واکنش در هر لحظه معینی است ، نه فقط در تعادل. این بدان معناست که در آن لحظه مقادیر (غلظت) واکنش دهنده ها و محصولات را در نظر می گیرد. در این راستا ، q = [c] c [d] d / [a] a [b] b ، با غلظت واکنش دهنده ها و محصولات نشان دهنده غلظت واقعی آنها در زمان معین.