Równowaga chemiczna i stała równowagi (Kc) - matura z chemii
Równowaga chemiczna to dział, w którym wystarczy zrozumieć dwie rzeczy: w którą stronę przesunie się reakcja i jak policzyć stałą równowagi. Reszta to konsekwencje. Zróbmy to tak, żeby na maturze nie trzeba było zgadywać.
Co to znaczy, że reakcja jest w równowadze
W równowadze reakcja biegnie w obie strony z taką samą szybkością, więc stężenia substratów i produktów już się nie zmieniają. To nie znaczy, że jest ich po równo, tylko że ich ilości są stałe w czasie.
Reguła przekory (Le Chateliera)
Zasada jest jedna: jeśli zaburzysz układ w równowadze, przesunie się on tak, żeby to zaburzenie zmniejszyć. Cała sztuka to poprawnie odczytać, co robi dane zaburzenie.
| Zaburzenie | W którą stronę przesuwa się równowaga |
|---|---|
| wzrost stężenia substratu | w stronę produktów |
| wzrost stężenia produktu | w stronę substratów |
| wzrost ciśnienia (mniejsza objętość) | w stronę mniejszej liczby moli gazu |
| wzrost temperatury | w stronę reakcji endotermicznej |
| katalizator | nie przesuwa, tylko przyspiesza dojście do równowagi |
Stała równowagi Kc
Dla reakcji aA + bB ⇌ cC + dD stała równowagi to stężenia produktów przez stężenia substratów, każde podniesione do swojego współczynnika:
Do wzoru wstawiasz stężenia w stanie równowagi, nie początkowe. Substancji stałych i czystych cieczy nie uwzględniasz. Dla gazów można zapisać analogiczne Kp na ciśnieniach cząstkowych.
Zadanie rozwiązane
W reakcji N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 stężenia równowagowe wynoszą: [N2] = 0,2, [H2] = 0,4, [NH3] = 0,6 mol/dm3. Oblicz Kc.
Krok 1. Zapisz wzór dla tej reakcji:
Krok 2. Podstaw stężenia równowagowe:
Kc = 0,36 / 0,0128 ≈ 28,1
Jednostka wynika z różnicy liczby moli: (mol/dm3)2−4, czyli dm6/mol2. Na maturze pilnuj, czy w poleceniu proszą o jednostkę.
Jak czytać wartość K
Duże K (znacznie większe od 1) oznacza, że w równowadze przeważają produkty. Małe K (znacznie mniejsze od 1) oznacza, że przeważają substraty. To szybki sposób, żeby sprawdzić, czy wynik ma sens.
Iloraz reakcji Q a stała K. Ten sam wzór, do którego podstawiasz stężenia równowagowe, dla stężeń chwilowych daje iloraz reakcji Q. Porównanie Q z K mówi, w którą stronę pójdzie reakcja. To samo Q wraca potem w elektrochemii, we wzorze Nernsta.
Opanuj te dwie rzeczy, regułę przekory i wzór na K, a większość zadań z równowagi sprowadza się do uważnego podstawiania. Jeśli chcesz przećwiczyć to na zadaniach maturalnych, zobacz nasze kursy z chemii do matury.