Stała równowagi a stałe szybkości reakcji chemicznej: zależności między nimi dla reakcji chemicznej $A \rightleftharpoons B + C$

Dodano: 29.11.2023 13:51:02

Rozwiązanie

Zadanie polega na wyprowadzeniu zależności między stałymi szybkości reakcji chemicznej (k1k_1 i k2k_2) a stałą równowagi reakcji. Reakcja, którą rozważamy, to:

AB+CA \rightleftharpoons B + C

Równanie kinetyczne dla tej reakcji w obie strony wygląda następująco: 1. Dla reakcji w przód: v1=k1[A]v_1 = k_1[A] 2. Dla reakcji w tył: v2=k2[B][C]v_2 = k_2[B][C]

Gdzie v1v_1 to prędkość reakcji w przód, a v2v_2 to prędkość reakcji w tył. Symbole w nawiasach kwadratowych oznaczają stężenia odpowiednich substancji.

Gdy reakcja osiąga stan równowagi, prędkości reakcji w obu kierunkach są równe, czyli v1=v2v_1 = v_2. Oznacza to, że:

k1[A]=k2[B][C]k_1[A] = k_2[B][C]

Stała równowagi KcK_c dla tej reakcji jest zdefiniowana jako stosunek iloczynu stężeń produktów do iloczynu stężeń substratów w stanie równowagi:

Kc=[B][C][A]K_c = \frac{[B][C]}{[A]}

Podstawiając wyrażenie na prędkość reakcji w tył do wyrażenia na stałą równowagi, otrzymujemy:

Kc=k1k2K_c = \frac{k_1}{k_2}

To jest poszukiwana zależność. Pokazuje ona, że stała równowagi reakcji jest równa stosunkowi stałej szybkości reakcji w przód do stałej szybkości reakcji w tył dla danej reakcji chemicznej.

Założenie, które przyjęliśmy, to to, że reakcja jest reakcją prostą, tzn. że przebiega w jednym etapie i nie zachodzą żadne reakcje pośrednie, które mogłyby wpłynąć na mechanizm reakcji. Ponadto zakładamy, że reakcja przebiega w stanie stacjonarnym, czyli stężenia substancji nie zmieniają się z czasem, gdy reakcja osiągnęła stan równowagi.

Pomagamy rozwiązywać zadania w 30 sekund

Zarejestruj się i zobacz jak to działa.

Zarejestruj się