Σταθερά ισορροπίας

Για μια γενική χημική ισορροπία

α A + β B . . . . ⇌ σ S + τ T . . . {\displaystyle \alpha A+\beta B...\rightleftharpoons \sigma S+\tau T... } $\alpha A+\beta B...\rightleftharpoons \sigma S+\tau T...$

η σταθερά ισορροπίας μπορεί να οριστεί ως εξής

K = { S } σ { T } τ . . . . { A } α { B } β . . . {\displaystyle K={\frac {{\{S\}}^{\sigma }{{\{T\}}^{\tau }...}{{{{\{A\}}^{\alpha }{{{{B\}}}^{\beta }...}}} $K={\frac {{\{S\}}^{\sigma }{\{T\}}^{\tau }...}{{\{A\}}^{\alpha }{\{B\}}^{\beta }...}}$

όπου {Α} είναι η δραστικότητα του χημικού είδους Α, κ.λπ. (η δραστικότητα είναι ένα μέγεθος χωρίς διαστάσεις). Συνηθίζεται να τοποθετούνται οι δραστικότητες των προϊόντων στον αριθμητή και εκείνες των αντιδρώντων στον παρονομαστή.

Για τις ισορροπίες σε διάλυμα, η δραστικότητα είναι το γινόμενο της συγκέντρωσης και του συντελεστή δραστικότητας. Οι περισσότεροι χημικοί προσδιορίζουν τις σταθερές ισορροπίας σε διάλυμα με υψηλή ιοντική ισχύ. Σε διαλύματα υψηλής ισχύος, το πηλίκο των συντελεστών ενεργότητας μεταβάλλεται πολύ λίγο. Έτσι, η σταθερά ισορροπίας ορίζεται ως πηλίκο συγκέντρωσης:

K c = [ S ] σ [ T ] τ . . . . [ A ] α [ B ] β . . . . {\displaystyle K_{c}={\frac {{[S]}^{\sigma }{[T]}^{\tau }...}{{{[A]}^{\alpha }{[B]}^{\beta }...}}}} $K_{c}={\frac {{[S]}^{\sigma }{[T]}^{\tau }...}{{[A]}^{\alpha }{[B]}^{\beta }...}}$

Ωστόσο, η τιμή του Kc εξαρτάται από την ιοντική ισχύ. (Οι τετράγωνες αγκύλες σημαίνουν τη συγκέντρωση των Α, Β κ.ο.κ.).

Αυτή είναι μια απλή ιδέα. Σε μια ισορροπία, τα άτομα μπορούν να ενωθούν ή να διασπαστούν, επειδή η αντίδραση μπορεί να λειτουργήσει και προς τις δύο κατευθύνσεις. Για να λειτουργήσει η αντίδραση, όλα τα μέρη πρέπει να είναι παρόντα για να συνδυαστούν. Αυτό είναι πιο πιθανό να συμβεί αν τα αντιδρώντα έχουν μεγαλύτερη συγκέντρωση. Έτσι, οι συγκεντρώσεις όλων των απαραίτητων κομματιών πολλαπλασιάζονται μεταξύ τους για να προκύψει η πιθανότητα να βρίσκονται στο ίδιο μέρος για την αντίδραση. (Εάν η αντίδραση απαιτεί δύο μόρια μιας συγκεκριμένης ένωσης, τότε η συγκέντρωση της εν λόγω ένωσης τετραγωνίζεται). Πηγαίνοντας προς την αντίθετη κατεύθυνση, όλες οι συγκεντρώσεις αυτών των απαραίτητων κομματιών πολλαπλασιάζονται μαζί για να προκύψει η πιθανότητα να βρίσκονται στο ίδιο μέρος για να αντιδράσουν προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ο λόγος μεταξύ αυτών των δύο αριθμών αντιπροσωπεύει το πόσο δημοφιλής θα είναι η κάθε πλευρά της αντίδρασης όταν επιτευχθεί ισορροπία. Μια σταθερά ισορροπίας 1 σημαίνει ότι και οι δύο πλευρές είναι εξίσου δημοφιλείς. Οι χημικοί εκτελούν πειράματα για να μετρήσουν τη σταθερά ισορροπίας διαφόρων αντιδράσεων.

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ερ: Τι είναι η σταθερά ισορροπίας;

A: Η σταθερά ισορροπίας είναι ένα μαθηματικό μέγεθος που εκφράζει τη σχέση μεταξύ των προϊόντων και των αντιδρώντων μιας αντίδρασης σε χημική ισορροπία σε σχέση με μια συγκεκριμένη μονάδα.

Ε: Πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια σταθερά ισορροπίας;

Α: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια σταθερά ισορροπίας για να καταλάβουμε αν η αντίδραση τείνει να έχει υψηλότερη συγκέντρωση προϊόντων ή αντιδρώντων σε ισορροπία, καθώς και να προσδιορίσουμε αν η αντίδραση βρίσκεται ήδη σε ισορροπία.

Ερ: Ποια είναι μερικά παραδείγματα διαφορετικών τύπων σταθερών ισορροπίας;

Α: Οι σταθερές διάσπασης είναι ένα παράδειγμα διαφορετικών τύπων σταθερών ισορροπίας που παρέχουν σχέσεις μεταξύ των προϊόντων και των αντιδρώντων μιας χημικής αντίδρασης σε χημική ισορροπία σε όρους διαφορετικών μονάδων.

Ερ: Τι μετράει μια σταθερά ισορροπίας;

Α: Μια σταθερά ισορροπίας μετρά τη σχέση μεταξύ των προϊόντων και των αντιδρώντων σε μια χημική αντίδραση σε χημική ισορροπία ως προς μια συγκεκριμένη μονάδα.

Ερ: Πώς γνωρίζουμε πότε μια αντίδραση βρίσκεται ήδη σε ισορροπία;

Α: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια Σταθερά Ισορροπίας για να προσδιορίσουμε αν η αντίδραση βρίσκεται ήδη σε Ισορροπία.

Ερ: Τι σημαίνει ότι κάτι βρίσκεται "σε ισορροπία";

Α: Σε ισορροπία σημαίνει ότι δεν υπάρχει καθαρή μεταβολή στις συγκεντρώσεις με την πάροδο του χρόνου - όλα τα συστατικά παραμένουν σε ισορροπία, οπότε συμβαίνουν αντιδράσεις αλλά εξισορροπούνται από αντίστροφες αντιδράσεις που συμβαίνουν ταυτόχρονα.