Способы выражения константы равновесия

1. Расчеты констант равновесия в газовой фазе

• через парциальные давления  (Кр).

Согласно закону действующих масс константа равновесия химической реакции равна отношению произведений равновесных парциальных давлений продуктов реакции в степенях их стехиометрических коэффициентов к добутккив равновесных парциальных давлений исходных веществ в ступенх их стехиометрических коэффициентов.

Для реакции

аА + bB ⇄ cC + dD,

где РС, PD, PA, PB — равновесные парциальные давления веществ C, D, A, B.

• через рівноважні молярні концентрації компонентів с):

где СС, СD, СA, СB — равновесные молярные концентрации веществ C, D, A, B.

Δn=c+d-a-b.

• через равновесные молярные доли компонентов х) :

где xС, xD, xA, xB — равновесные мольные доли веществ C, D, A, B.

Связь констант химического равновесия описывается уравнением:

Kp=Kс(RT)Δn=KхРΔn

Δn — разница стехиометрических коэффициентов продуктов реакции и исходных веществ.

ВЫВОДЫ

• константа равновесия Кх  для реакций в газовой фазе в отличие от констант равновесия Кр и Кс зависит от общего давления Р;
• если реакция в газовой фазе протекает без изменения количества веществ  (моль), то Δn=0, а Kp = Kс = Kx
• Кс, Кр зависят только от температуры и является термодинамическими константами равновесия.

2. Изотерма химической реакции Вант-Гоффа

Связь между парциальными давлениями веществ в равновесной смеси и общими условиями термодинамического равновесия устанавливает уравнение изотермы химической реакции:

де ΔG — изменение энергии Гиббса

Kp — константа химического равновесия, выраженная через парциальные давления веществ

П′ротношение произведений начальных (неравновесных) парциальных давлений продуктов реакции и исходных веществ

При стандартных условиях при парциальных давлениях всех компонентов системы 1 атм

Если парциальные давления выражены в Па, то

ΔG0=Δn RT ln1,013·105RT ln Kp0

або

ΔG0=95832ΔnT RT ln Kp0

де Kp0 – стандартная константа равновесия.

3. Определение направления процесса по изотерме химической реакции

1. Если П′р<K⇒ ΔG<0 реакция проходит самопроизвольно

2. Если П′р=K⇒ ΔG=0 реакция находится в состоянии равновесия

3. Если П′р>K⇒ ΔG 0 реакция самопроизвольно не проходит

4. Зависимость константы равновесия от температуры

Зная константу химического равновесия Кр1 при температуре Т1, можно вычислить константу равновесия Кр2 при Т2, используя уравнение:

По константам равновесия при разных температурах можно рассчитать тепловой эффект химической реакции: