V chemii , An rovnovážná konstanta charakterizuje stav rovnováhy chemické systému. Je tedy spojena se stavem systému, který se nemůže vyvíjet spontánně . Hodnota rovnovážné konstanty závisí pouze na zvažované chemické reakci a na teplotě . Rovnovážné konstanty se obvykle podávají při 25 ° C .
Claude-Louis Berthollet jako první v roce 1803 pochopil, že ne všechny chemické reakce jsou úplné. Ve svém Chemickém statickém testu napsal první vzorec, který umožňuje a priori definovat množství přítomná v rovnováze. Bylo to pozorováním břehů „ natronského jezera “ během expedice do Egypta s Napoleonem Bonaparte a Gaspardem Mongeem , ke kterému dospěl k původnímu závěru. Okraje solného jezera byly pokryty uhličitanem sodným . Zjistil, že tyto dva reaktanty ( chlorid sodný - sůl - a uhličitan vápenatý ) reagují také s reakčními produkty .
Vzhledem k následující chemické rovnici:
nebo:
Rovnovážná konstanta je definována vztahem:
nebo:
Rovnovážná konstanta K je tedy veličina bez jednotky.
Chemická aktivita daného druhu, je vliv množství druhu na volné energii systému. Schematicky je definována jako „ aktivní koncentrace “ druhu v roztoku. Je :
Standardní volná enthalpie : chemické reakce provádí při konstantní teplotě ( T ) a tlaku ( P ), se vztahuje k rovnovážné konstanty podle vztahu:
kde R je konstanta ideálního plynu a T je absolutní teplota (v Kelvinech ).
Odkud :
Rovnovážná konstanta je tedy termodynamická veličina (charakterizuje rovnováhu systému) a nemá žádný vliv na kinetiku (reakční rychlost) tohoto systému.
Pro reakci:
poznámkou k označení produktů se rovnovážná konstanta zapíše:
nebo:
Při výpočtu rovnovážné konstanty se při dosažení rovnovážné reakce berou v úvahu hodnoty aktivit různých zúčastněných druhů. Změníme-li chemickou aktivitu jednoho ze zúčastněných druhů (změnou koncentrace druhu v roztoku nebo parciálním tlakem plynu), dojde k posunu rovnováhy (pokud byla reakce z tohoto důvodu v rovnovážném stavu) modifikace již není v rovnováze).
Rovnováha faktorem je stav proměnných, který při změně posunuje rovnováhu reakce.
Stavové proměnnéStavová proměnná charakterizuje rovnovážný stav systému, například:
Zde je neúplný seznam hlavních vyrovnávacích faktorů:
Reakční kvocient umožňuje charakterizovat průběh reakce , a tak předpovědět její vývoj. Je to hodnota získaná vyjádřením rovnovážné konstanty, když je reakční systém mimo rovnováhu.
Obecný vzorec ; ve skutečnosti je vzorec téměř totožný s vzorcem rovnovážné konstanty, ale zde se činnosti provádějí v okamžiku, kdy reakce není dokončena, a ne v rovnováze.použitíPro predikci směru vývoje systému jsme porovnali rovnovážnou konstantu a reakční kvocient studované reakce; systém se musí vyvíjet směrem k Q R = K ( T ):
Tyto závěry jsme skutečně mohli vyvodit díky zákonu umírněnosti .
Hlavní rovnovážné konstanty jsou uvedeny v následující tabulce:
Rovnovážná konstanta | Symbol | Typ zůstatku |
---|---|---|
Iontový produkt vody | K e | Disociace vody |
Produkt rozpustnosti | K s | Heterogenní rovnováha mezi špatně rozpustnou látkou a jejími ionty v nasyceném roztoku |
Disociační konstanta ( konstanta kyselosti a konstanta bazicity ) | K a K b | Disociace slabé kyseliny nebo slabé báze |
Konstanta komplexace | ß n | Tvorba komplexního iontu |
Sdílejte nebo distribuujte konstantní | K D | Rovnováha distribuce mezi nemísitelnými rozpouštědly |
Poté definujeme konstantu kyselosti:
kde C 0 je 1 mol L -1 . K A je tedy bez jednotky. Index f znamená „konečný“, to znamená v rovnováze (nepoužívá se notový ekvivalent, který si začátečníci někdy nesprávně spojují s „ekvivalencí“).Čím vyšší je konstanta kyselosti, tím více kyseliny se ve vodě disociuje, a proto je kyselina silnější.
Pro větší pohodlí, s K je často používán místo K a , definované jako :; p K se často tabelovány při 25 ° C .
Čím nižší je p K a (nezaměňovat s konstantou kyselosti), tím silnější je kyselina, a proto se tím více rozpustí ve vodě.
Pak máme: a podobně .
Během reakce kyseliny (A 1 H) a báze (A 2 - ) ve vodě je možné z konstanty kyselosti určit stav reakce: velmi málo pokročilý, rovnovážný ([A 1 - ] = [ A 2 - ]), celkem.
Obecný vzorec použitíMnožství K s měří solubilizaci solí v daném rozpouštědle . Pokud se v daném rozpouštědle sůl AB rozloží podle rovnice
,součin rozpustnosti K S je definován:
(hodnoty při nasycení , tj. v rovnováze mezi vysráženou solí a rozpuštěnou solí).Čím vyšší je K je , tím větší je rozpustná sůl studoval v rozpouštědle.