Constante d'équilibre

Pour un équilibre chimique général

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

la constante d'équilibre peut être définie par

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

où {A} est l'activité de l'espèce chimique A, etc. (l'activité est une quantité sans dimension). (l'activité est une quantité sans dimension). Il est classique de mettre les activités des produits dans le numérateur et celles des réactifs dans le dénominateur.

Pour les équilibres en solution, l'activité est le produit de la concentration et du coefficient d'activité. La plupart des chimistes déterminent les constantes d'équilibre dans une solution à forte force ionique. Dans les solutions à forte concentration, le quotient des coefficients d'activité change très peu. Ainsi, la constante d'équilibre est définie comme un quotient de concentration :

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

Cependant, la valeur de Kc dépendra de la force ionique. (Les crochets signifient la concentration de A, B et ainsi de suite).

C'est une idée simple. Dans un équilibre, les atomes peuvent se combiner ou se séparer car la réaction peut se faire dans les deux sens. Pour que la réaction fonctionne, toutes les parties doivent être présentes pour se combiner. Cela a plus de chances de se produire si les réactifs ont une concentration plus élevée. Ainsi, les concentrations de toutes les pièces nécessaires sont multipliées ensemble pour obtenir la probabilité qu'elles se trouvent au même endroit pour la réaction. (Si la réaction nécessite deux molécules d'un composé particulier, alors la concentration de ce composé est élevée au carré). Dans l'autre sens, toutes les concentrations de ces pièces nécessaires sont multipliées ensemble pour obtenir la probabilité qu'elles se trouvent au même endroit pour la réaction dans le sens opposé. Le rapport entre ces deux nombres représente la popularité de chaque côté de la réaction lorsque l'équilibre est atteint. Une constante d'équilibre de 1 signifie que les deux côtés sont également populaires. Les chimistes effectuent des expériences pour mesurer la constante d'équilibre de diverses réactions.

Questions et réponses

Q : Qu'est-ce qu'une constante d'équilibre ?

R : Une constante d'équilibre est une quantité mathématique qui exprime la relation entre les produits et les réactifs d'une réaction à l'équilibre chimique par rapport à une unité spécifique.

Q : Comment pouvons-nous utiliser une constante d'équilibre ?

R : Nous pouvons utiliser une constante d'équilibre pour comprendre si la réaction tend à avoir une concentration plus élevée de produits ou de réactifs à l'équilibre, ainsi que pour déterminer si la réaction est déjà à l'équilibre.

Q : Quels sont quelques exemples de différents types de constantes d'équilibre ?

R : Les constantes de dissociation sont un exemple des différents types de constantes d'équilibre qui fournissent des relations entre les produits et les réactifs d'une réaction chimique à l'équilibre chimique en termes de différentes unités.

Q : Que mesure une constante d'équilibre ?

R : Une constante d'équilibre mesure la relation entre les produits et les réactifs d'une réaction chimique à l'équilibre chimique par rapport à une unité spécifique.

Q : Comment savons-nous qu'une réaction est déjà à l'équilibre ?

R : Nous pouvons utiliser une constante d'équilibre pour déterminer si la réaction est déjà à l'équilibre.

Q : Qu'est-ce que cela signifie pour quelque chose d'être "à l'équilibre" ?

R : À l'équilibre signifie qu'il n'y a pas de changement net des concentrations au fil du temps - tous les composants restent en équilibre. Des réactions se produisent donc, mais elles sont équilibrées par des réactions inverses qui se produisent simultanément.