Σχέση μεταξύ σταθερών ισορροπίας Kc και Kp

Πολλές ασκήσεις για το περιεχόμενο Χημικής Ισορροπίας περιλαμβάνουν υπολογισμούς που περιλαμβάνουν τη σχέση μεταξύ των σταθερών ισορροπίας Κ_ντο (όσον αφορά τη συγκέντρωση) και Κ_Π (όσον αφορά τις πιέσεις αερίου). Εάν υπάρχει αμφιβολία για το τι αντιπροσωπεύουν αυτές οι σταθερές και πώς γράφονται οι εκφράσεις τους για κάθε αντίδραση ισορροπίας, διαβάστε το κείμενο Σταθερές ισορροπίας Kc και Kp.

Η σχέση μεταξύ αυτών των σταθερών καθορίζεται από τους ακόλουθους τύπους:

κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^ν και κ_Π = Κ_ντο. (Ρ. Τ)^-ν

Αλλά πώς φτάθηκαν αυτές οι φόρμουλες;

Λοιπόν, ας εξετάσουμε την ακόλουθη γενική αντίδραση όπου τα πεζά γράμματα είναι οι συντελεστές της εξίσωσης και τα κεφαλαία γράμματα είναι οι ουσίες (αντιδραστήρια και προϊόντα), τα οποία είναι αέρια:

a A + b B ↔ c C + d D

Για μια τέτοια αντίδραση, οι εκφράσεις των σταθερών ισορροπίας Kc και Kp, αντιστοίχως, δίδονται από:

κ_ντο = [ΝΤΟ]^ντο. [ΡΕ]^ρε κ_Π = (Πράκα)^ντο. (σελ.)^ρε
[Ο]^ο. [ΣΙ]^σι (pA)^ο. (pB)^σι

Ας χρησιμοποιήσουμε λοιπόν την εξίσωση Clapeyron ή την κατάσταση αερίου:

Π. V = ν. ΕΝΑ. Τ

ρ = όχι. ΕΝΑ. Τ
Β

Η συγκέντρωση σε ποσότητα ύλης (σε mol / L) των ουσιών μπορεί να υπολογιστεί με n / V. Έτσι, μπορούμε να κάνουμε την ακόλουθη αντικατάσταση στον παραπάνω τύπο:

p = [ουσία]. ΕΝΑ. Τ

Χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο για κάθε ένα από τα αντιδραστήρια και τα προϊόντα της εν λόγω αντίδρασης, έχουμε:

Π_Ο = [Α]. ΕΝΑ. Τ σελ_σι = [Β]. ΕΝΑ. Τ σελ_ΝΤΟ = [Γ]. ΕΝΑ. Τ σελ_ρε = [Δ]. ΕΝΑ. Τ
[A] = __Π_Ο_ [B] = __Π_σι_ [C] = __Π_ΝΤΟ_ [D] = __Π_ρε_
ΕΝΑ. Τ R. Τ R. Τ R. Τ

Έτσι, μπορούμε να αντικαταστήσουμε αυτές τις συγκεντρώσεις στην έκφραση Kc που φαίνεται παραπάνω:

Αλλά όπως έχουμε δει, (Πράκα)^ντο. (σελ.)^ρε είναι ακριβώς το ίδιο με το Kp. Επομένως, έχουμε:
(pA)^ο. (pB)^σι

κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^{(α + β) - (γ + δ)}

Σημειώστε ότι (a + b) - (c + d) είναι το ίδιο με: "άθροισμα των συντελεστών των αντιδρώντων - άθροισμα των συντελεστών των προϊόντων". Έτσι, μπορούμε να απλοποιήσουμε ακόμη περισσότερο έτσι:

(a + b) - (c + d) = Δn

Ερχόμαστε λοιπόν στους τύπους που σχετίζονται με Kc και Kp:

κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^∆όχι ή Κ_Π = Κ_ντο. (Ρ. Τ)^-∆όχι

Ας δούμε μερικές αντιδράσεις χημικής ισορροπίας και πώς να προσδιορίσουμε αυτές τις εκφράσεις για αυτές.

Σημαντική σημείωση:Το Δn περιλαμβάνει μόνο τους συντελεστές ουσιών που βρίσκονται στην αέρια κατάσταση.

Ν_{2 (ζ)} + 3 Ω_{2 (ζ)} ↔ 2 ΝΗ_{3 (ζ)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^{(4 – 2)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)²

3 Ο_{3 (ζ)} ↔ 2 Ο_{2 (ζ)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^{(3 - 2)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)¹
κ_ντο = Κ_Π. ΕΝΑ. Τ

Η_{2 (ζ)} + Εγώ_{2 (ζ)} ↔ 2 HI_(σολ)
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^{(2 – 2)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)⁰
κ_ντο = Κ_Π

CO_(σολ) + ΟΧΙ_{2 (ζ)} ↔ CO_{2 (ζ)}+ ΟΧΙ_(σολ)
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^{(2 – 2)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)⁰
κ_ντο = Κ_Π

2 Ω_{3 (ζ)} ↔ 2 SO_{2 (ζ)} + Ο_{2 (ζ)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^{(2 – 3)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^-1

2 ΟΧΙ_{2 (ζ)} ↔ Ν₂Ο_{4 (ζ)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^{(2 – 1)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)¹
κ_ντο = Κ_Π. ΕΝΑ. Τ

HCl_(εδώ) + AgNO_{3 (υδ)} ↔ AgCl_(μικρό) + HNO_{3 (υδ)}
Kc = μη καθορισμένο - δεν έχει αέρια.

ΝΤΟ_(μικρό) + Ο_{2 (ζ)} ↔ CO_{2 (ζ)}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)^{(1- 1 )}
κ_ντο = Κ_Π. (Ρ. Τ)⁰
κ_ντο = Κ_Π

Σημειώστε ότι, στην περίπτωση αυτή, ο συντελεστής του C_(μικρό) δεν συμμετείχε.

Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία

Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/relacao-entre-constantes-equilibrio-kc-kp.htm