Chapter 14: Chemical Equilibrium

Back to chapter

14.4:

حساب ثابت التوازن

JoVE Core
Química

É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.

JoVE Core Química

Calculating the Equilibrium Constant

Vídeo Anterior
14.3: Homogeneous Equilibria for Gaseous Reactions

Próximo Vídeo
14.5: Reaction Quotient

Idiomas

COMPARTILHAR

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

ثابت التوازن،Kc،يمكن تحديده باستبدال القيم المتطابقة داخل معادلة ثابت التوازن،إذا كانت تركيزات جميع المواد المتفاعلة والنواتج في التوازن معروفة. مزيج غازي من ثاني أكسيد الكبريت والأكسجين،عند درجة حرارة 530 مئوية،يسمح له بالتفاعل حسب التفاعل المبيّن. عند حدوث التوازن،يحتوي المزيج على 0.10 مولار من ثاني أكسيد الكبريت و0.15 مولار من الأكسجين،و10.88 مولار من ثالث أكسيد الكبريت.باستبدال القيم داخل معادلة التوازن،فإن Kc تساوي 7.9 10⁴. يمكن كذلك حساب Kc طالما عُرف التركيز الأولي لجميع المكونات،وعلى الأقل،تركيز التوازن لأحد المكونات. تركيزات التوازن المجهولة،يمكن حسابها بعد ذلك بقياس تفاعل التكافؤ.يُستخدم جدول مراقبة التغير لتنظيم المعلومات حول التغيير الأولي،وتركيزات التوازن للتفاعل. حين يكون لمزيج تفاعل يحتوي على 0.11 مولار من نيتروجين و0.36 مولار من الهيدروجين القدرة للوصول إلى توازن عند درجة حرارة 500 مئوية،ينتج 0.020 مولار من الأمونيا عند وضع التوازن. لحساب Kc،فإن تركيزات توازن النيتروجين والهيدروجين ينبغي أن تكون محددة.قياس تكافؤ التفاعل يُظهر أنه يلزم مول من غاز النيتروجين و3 مولات من غاز الهيدروجين لإنتاج مولين من غاز الأمونيا. التغيير X عند ضربه بمعاملات المواد المتفاعلة والنواتج،يدل على تركيز المواد المتفاعلة التي استُهلكت وتركيز النواتج التي أُنتجت للوصول إلى توازن. بما أن 2X تساوي 0.020،فإن X تساوي 0.010.يمكن بعد ذلك تحديد تركيز النيتروجين والهيدروجين بطرح التغيير في التركيز لكل عنصر من التركيز الأولي الذي يساوي 0.10 و 0.33 مولار على التوالي. باستبدال تركيزات التوازن في معادلة Kc،فإن Kc تساوي 0.11. قيمة Kp في تفاعلات تدخل فيها الغازات،يمكن حسابها باستخدام جدول ICE،وتُكتب معادلة التوازن بالضغوط الجزئية.

14.4:

حساب ثابت التوازن

يتم حساب ثابت التوازن للتفاعل من تركيزات التوازن (أو الضغوط) للمواد المتفاعلة ونواتجها. إذا كانت هذه التركيزات معروفة ، فإن الحساب يتضمن ببساطة استبدالها في تعبير K_c .

على سبيل المثال ، يشكل ثاني أكسيد النيتروجين الغازي رباعي أكسيد ثنائي النيتروجين وفقًا لهذه المعادلة:

عند إضافة 0.10 مول NO₂ إلى دورق سعة 1.0 لتر عند 25 °C، يتغير التركيز بحيث عند التوازن ، [NO₂] = 0.016 م و [N₂O₄] = 0.042 م. يمكن حساب قيمة ثابت التوازن للتفاعل على النحو التالي:

يتم تقديم مثال أكثر تحديًا قليلاً بعد ذلك ، حيث يتم استخدام قياس العناصر المتكافئة للتفاعل لاشتقاق تركيزات التوازن من المعلومات المقدمة. الاستراتيجية الأساسية لهذا الحساب مفيدة للعديد من أنواع حسابات التوازن وتعتمد على استخدام المصطلحات لتركيزات المادة المتفاعلة والمنتج الموجودة في البداية ، وكيفية تغيرها مع تقدم التفاعل ، وما هي عليه عندما يصل النظام إلى التوازن. يستخدم الاختصار ICE بشكل شائع للإشارة إلى هذا النهج الرياضي ، وعادة ما يتم جمع مصطلحات التركيز في تنسيق جدولي يسمى جدول ICE.

حساب ثابت التوازن

تتفاعل جزيئات اليود بشكل عكسي مع أيونات اليود لإنتاج أيونات ثلاثي اليود.

إذا كان الحل بتركيزات I₂ و I⁻ كلاهما يساوي 1.000 × 10⁻³ M قبل التفاعل يعطي تركيز توازن I₂ of 6.61 × 10⁻⁴ M, ما هو ثابت التوازن للتفاعل؟

لحساب ثوابت التوازن ، هناك حاجة إلى تركيزات التوازن لجميع المواد المتفاعلة والمنتجات:

يتم توفير التركيزات الأولية للمواد المتفاعلة وتركيز التوازن للمنتج. يمكن استخدام هذه المعلومات لاشتقاق مصطلحات لتركيزات توازن المواد المتفاعلة ، وتقديم جميع المعلومات في جدول ICE.

	I₂(aq)	I⁻(aq)	I₃⁻(aq)
Initial Concentration (M)	1.000 × 10⁻³	1.000 × 10⁻³	0
Change (M)	−x	−x	+x
Equilibrium Concentration (M)	1.000 × 10⁻³− x	1.000 × 10^-3− x	x

عند التوازن، يكون تركيز I₂ هو 6.61 × 10⁻⁴ M بحيث يكون

يمكن الآن تحديث جدول ICE بقيم رقمية لكل تركزات الجدول:

	i2 (aq)	I⁻ (aq)	i3⁻ (aq)
التركيز الأولي (M)	1.000 × 10^-3	1.000 × 10^-3	0
تغيير (M)	−3.39 × 10^–4	−3.39 × 10^–4	+3.39 × 10-4
تركيز الاتزان (M)	6.61 × 10^–4	6.61 × 10^–4	3.39 × 10^–4

وأخيراً، يمكن استبدال تركيزات التوازن في تعبير K_c وحلها:

تم اقتباس هذا النص من Openstax, Chemistry 2e, Section 13.4 Equilibrium Calculations.

Tags

Equilibrium Constant Kc Equilibrium Constant Expression Concentrations Reactants Products Equilibrium Gaseous Mixture Sulfur Dioxide Oxygen Sulfur Trioxide Initial Concentration Reaction Stoichiometry ICE Table Nitrogen Hydrogen Ammonia Gas