Relation entre les constantes d'équilibre Kc et Kp

De nombreux exercices sur le contenu de l'équilibre chimique comprennent des calculs qui impliquent la relation entre les constantes d'équilibre K_ç (en termes de concentration) et K_P (en termes de pressions de gaz). S'il y a le moindre doute sur ce que représentent ces constantes et comment leurs expressions sont écrites pour chaque réaction d'équilibre, lisez le texte Constantes d'équilibre Kc et Kp.

La relation entre ces constantes est établie par les formules suivantes :

K_ç = K_P. (R. T)^m et K_P = K_ç. (R. T)^-m

Mais comment ces formules sont-elles arrivées ?

Eh bien, considérons la réaction générique suivante où les lettres minuscules sont les coefficients de l'équation et les lettres majuscules sont les substances (réactifs et produits), qui sont toutes gazeuses :

a A + b B c C + d D

Pour une telle réaction, les expressions des constantes d'équilibre Kc et Kp sont respectivement données par :

K_ç = [Ç]^ç. [RÉ]^ré K_P = (Praça)^ç. (pD)^ré
[LES]^le. [B]^B (Pennsylvanie)^le. (pB)^B

Utilisons donc l'équation de Clapeyron ou l'équation d'état du gaz :

P. V = n. UNE. T

p = non. UNE. T
V

La concentration en quantité de matière (en mol/L) des substances peut être calculée par n/V. Ainsi, nous pouvons faire la substitution suivante dans la formule ci-dessus :

p = [substance]. UNE. T

En utilisant cette formule pour chacun des réactifs et produits de la réaction en question, on a :

P_LES = [A]. UNE. T p_B = [B]. UNE. T p_Ç = [C]. UNE. T p_ré = [D]. UNE. T
[A] = __P_LES_[B] = __P_B_[C] = __P_Ç_[D] = __P_ré_
UNE. TR. TR. TR. T

Ainsi, nous pouvons substituer ces concentrations dans l'expression Kc indiquée ci-dessus :

Mais comme nous l'avons vu, (Praça)^ç. (pD)^ré est exactement le même que Kp. Par conséquent, nous avons :
(Pennsylvanie)^le. (pB)^B

K_ç = K_P. (R. T)^{(a + b) – (c + d)}

Notons que (a + b) – (c +d) équivaut à: « somme des coefficients des réactifs – somme des coefficients des produits ». Donc, nous pouvons simplifier encore plus comme ceci:

(a + b) – (c +d) = n

Ainsi, nous arrivons aux formules qui relient Kc et Kp :

K_ç = K_P. (R. T)^∆non ou K_P = K_ç. (R. T)^-∆non

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Regardons quelques réactions d'équilibre chimique et comment déterminer ces expressions pour elles.

Note importante:n ne fait intervenir que les coefficients des substances qui sont à l'état gazeux.

N_2(g) + 3H_2(g) 2 NH_3(g)
K_ç = K_P. (R. T)^{(4 – 2)}
K_ç = K_P. (R. T)²

3 heures_3(g) 2O_2(g)
K_ç = K_P. (R. T)^{(3 - 2)}
K_ç = K_P. (R. T)¹
K_ç = K_P. UNE. T

H_2(g) + je_2(g) 2 HI_(g)
K_ç = K_P. (R. T)^{(2 – 2)}
K_ç = K_P. (R. T)⁰
K_ç = K_P

CO_(g) + NON_2(g) CO_2(g)+ NON_(g)
K_ç = K_P. (R. T)^{(2 – 2)}
K_ç = K_P. (R. T)⁰
K_ç = K_P

2 AINSI_3(g) 2 SO_2(g) + O_2(g)
K_ç = K_P. (R. T)^{(2 – 3)}
K_ç = K_P. (R. T)^-1

2 NON_2(g) N₂O_4(g)
K_ç = K_P. (R. T)^{(2 – 1)}
K_ç = K_P. (R. T)¹
K_ç = K_P. UNE. T

HCl_(ici) + AgNO_3(aq) AgCl_(s) + HNO_3(aq)
Kc = non défini – n'a pas de gaz.

Ç_(s) + O_2(g) CO_2(g)
K_ç = K_P. (R. T)^{(1- 1 )}
K_ç = K_P. (R. T)⁰
K_ç = K_P

Notez que, dans ce cas, le coefficient de C_(s) n'a pas participé.

Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie

Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. « Relation entre les constantes d'équilibre Kc et Kp »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/relacao-entre-constantes-equilibrio-kc-kp.htm. Consulté le 28 juin 2021.