Chapter 14: Chemical Equilibrium

Back to chapter

14.6:

Denge Konsanstrasyonlarını Hesaplama

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Chemistry

Calculating Equilibrium Concentrations

Previous Video
14.5: Reaction Quotient

Next Video
14.7: Le Chatelier’s Principle: Changing Concentration

Languages

Share

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

Bilinmeyen denge konsantrasyonları, reaktanların başlangıç konsantrasyonundan ve reaksiyon için denge sabiti K’den belirlenebilir. 0, 30 molar nitrojen gazı ve 0, 40 molar oksijen gazının nitrik oksit gazı üretmek için reaksiyona girdiği ve K’nin 0, 10 olduğu reaksiyonu düşünün. Denge konsantrasyonlarını hesaplamak için bilinen değerler bir ICE tablosunda tablo halinde verilmiştir.Konsantrasyondaki değişiklik için, sırasıyla her ürün veya reaktan için artış veya azalma, stokiyometrik katsayısının x katı ile gösterilir. Toplam veya fark, daha sonra denge ifadesine yerleştirilen denge konsantrasyonlarını bulmak için kullanılır. X’i bulmak için, ifade genişletilir ve tüm terimler bir kenara konarak onu şu forma dönüştürür:ax kare artı bx artı c.Bu denklem ikinci dereceden formül kullanılarak çözülebilir. Çözme, x için iki değerle sonuçlanır:0, 047 ve negatif 0, 065. Bir maddenin negatif konsantrasyonu imkansız olduğundan, değer reddedilebilir.X için 0, 047 kullanıldığında, nitrojen, oksijen ve nitrik oksidin denge konsantrasyonları sırasıyla 0, 25, 0, 35 ve 0, 094 molara eşittir. Tam kare koşulu, ikinci dereceden formülden kaçınmak için bir kısayolun kullanılabileceği bir durumdur. Örneğin, yukarıdaki reaksiyondaki ilk nitrojen ve oksijen konsantrasyonlarının her biri 0, 30 molar idi, ve denklem tam bir kare haline geldi.Bu gibi durumlarda, denklem, x’i bulmak için her iki tarafın karekökü alınarak basitleştirilebilir.

14.6:

Denge Konsanstrasyonlarını Hesaplama

Denge konsantrasyonlarını hesaplayabilmek, bilim ve teknolojinin birçok alanı — örneğin farmasötik ürünlerin formülasyonu ve dozajında— için gereklidir. Bir ilaç yutulduktan veya enjekte edildikten sonra, tipik olarak, ilgilenilen vücut sistemindeki nihai konsantrasyonunu etkileyen birkaç kimyasal dengeye dahil olur. İstenen terapötik etkiyi sağlayacak bir dozaj miktarını hesaplamak için bu dengelerin nicel yönleri hakkında bilgi sahibi olunması gerekir.

Denge konsantrasyonlarının, başlangıç konsantrasyonlarından ve denge sabitinden türetildiği bir hesap daha zorlu bir denge hesaplama türü olabilir. Bu hesaplamalar için genellikle dört adımlı bir yaklaşım kullanışlı olmaktadır:

Reaksiyonun dengeye ulaşmak için ilerleyeceği yönü belirleyin.
Bir ICE tablosu geliştirin.
Konsantrasyon değişikliklerini ve daha sonra denge konsantrasyonlarını hesaplayın.
Hesaplanan denge konsantrasyonlarını doğrulayın.

Denge Konsantrasyonlarının Hesaplanması

Belirli koşullar altında, PCl ₅(g) ‘nin PCl₃(g) ve Cl₂(g)’ye ayrışması için denge sabitiK_c 0,0211’dir. Yukarıdaki prosedür, başlangıçta 1,00 m’lik bir konsantrasyonda sadece PCl₅ içeren bir karışımda PCl₅, PCl₃ ve Cl₂ denge konsantrasyonlarını belirlemek için kullanılabilir.

1. Adım Reaksiyonun hangi yönde ilerlediğini belirleyin.

PCl₅ ayrışması için dengeli denklem şu şekildedir:

Başlangıçta sadece reaktan mevcut olduğundan, Q_c = 0 ve reaksiyon sağa doğru ilerleyecektir.

2. Adım Bir ICE tablosu geliştirin.

	PCl₅(g)	PCl₃(g)	Cl₂(g)
Başlangıç Konsantrasyonu (M)	1,00	0	0
Değişim (M)	−x	+x	+x
Denge Konsantrasyonu (M)	1,00 − x	x	x

3. Adım Değişim ve denge konsantrasyonları için çözün.

Denge konsantrasyonlarının denge sabiti denklemi yerine geçmesi şunu verir:

ax² + bx + c = 0 formun bir denklemi, x’i çözmek için yeniden düzenlenebilir:

Bu durumda, a = 1, b = 0,0211, and c = −0,0211. a, b ve c için uygun değerlerin değiştirilmesi şunu verir:

Bu yüzden ikinci dereceden iki kök,

Bu senaryo için, sadece pozitif kök fiziksel olarak anlamlıdır( konsantrasyonlar sıfır veya pozitiftir) ve bu nedenle x = 0,135 M. Denge konsantrasyonları:

4. Adım Hesaplanan denge konsantrasyonlarını doğrulayın.

K_c için tanımı değiştirme (hesaplamayı kontrol etmek için) şunu verir:

Denge konsantrasyonlarından hesaplanan denge sabiti, (uygun sayıda anlamlı rakamlara yuvarlandığında) problemde verilen K_c değerine eşittir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 13.4 Equilibrium Calculations.

Suggested Reading

Lim, Kieran F. "Using graphics calculators and spreadsheets in chemistry: Solving equilibrium problems." Journal of Chemical Education 85, no. 10 (2008): 1347. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed085p1347