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평형 상수


소개  

평형은 온도, 압력 및 농도와 같은 시스템 매개 변수가 시간에 따라 일정하게 유지되는 공정의 상태입니다.

반응이 화학적 평형 상태 인 경우, 전방 및 후진 반응의 속도는 동일합니다.

그러나 온도, 용매 및 이온 강도와 같은 반응 인자는 평형 상수의 값에 영향을 줄 수 있습니다.

평형의 반응물 및 생성물 혼합물은 평형 혼합물이라고합니다.

화학 반응과 물리적 과정은 모두 평형에 도달 할 수 있습니다.

평형 유형

물리 평형

평형의 반대 과정에는 단순히 물리적 변화가 필요할 때, 평형은 물리적 평형이라고합니다.

 예를 들어, 물의 증발로 인해 물과 증기 사이에는 평형이 있습니다. 

기화 된 물 물리 평형 특성 -

  • 온도, 압력 등과 같은 특정 매개 변수에서 폐쇄 시스템에서만 생각할 수 있습니다. 
  • 전방 및 후진 반응 속도는 동일합니다. 
  • 모든 시스템의 측정 된 속성은 일정하게 유지됩니다. 
  • 물리적 프로세스가 평형에 도달하면 매개 변수 중 하나가 주어진 온도에서 일정한 값을 유지합니다. 
  • 언제라도 그러한 값의 크기는 평형을 달성하기 전에 물리적 프로세스가 얼마나 멀리 진행되었는지를 보여줍니다.

화학 평형

평형의 반대 과정이 화학적 변화를 수반 할 때, 평형을 화학적 평형이라고합니다. 

예를 들어 아세트산, 물, 아세테이트 및 히드로 늄 이온 사이의 평형. 방정식은 다음과 같습니다 :CH3CO2H + H2O⇔ CH3CO2 + H3O + CH3CO2 + H3O +

화학 평형 특성 -

  • 모든 각도 나 방향에서 수행 할 수 있습니다. 살아있는 유기체입니다. 평형에서 반응물과 제품의 농도는 일정하게 유지됩니다.
  • 촉매의 존재는 이러한 형태의 평형을 달성 할 수 있습니다. 
  • 이온 평형은 수용액에서 이온의 평형을 포함하는 화학적 평형입니다. 

물리적 과정과 화학 반응은 평형을 달성 할 수 있습니다. 동적 평형은 반응물 및 생성물의 농도에 변화가 없을 때 발생하며, 전방 반응 속도는 후진 반응 속도와 동일합니다. 

균질 평형 - 반응물과 생성물은 이러한 형태의 평형에서 동일한 단계에 존재합니다. 

이종 평형 - 반응물과 제품은 이러한 유형의 평형에서 다양한 단계에서 발견됩니다. 

가역적 반응 - 가역적 반응은 동일한 조건 하에서 전방 및 역 방향에서 발생할 수있는 화학적 과정입니다. 

돌이킬 수없는 반응 - 돌이킬 수없는 반응은 한 가지 방식으로 만 진행되는 화학적 과정입니다. 

전체 반응 속도 - 전방 반응 속도에서 후진 반응 속도를 빼서 전체 반응 속도가 얻어집니다.

 전체 반응 속도 =전방 반응 속도에서 후진 반응 속도 평형에서 가역적 반응의 전체 속도는 0이된다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 

대량 행동 법칙

 1864 년 노르웨이 과학자 Peter Wage와 Cato Gulberg는 군중 행동의 법칙을 제안했습니다. 

주어진 온도에서, 법은 화학 반응의 속도와 반응물의 몰 농도 사이의 연결을 설명합니다.

주어진 온도에서의 화학 반응 속도는 질량 작용의 규칙에 따라 반응물의 활성 질량의 생성물에 직접 비례합니다.

 "활성 질량"이라는 용어는 단위 부피당 반응물의 몰 농도를 나타냅니다. Mol DM-3에서 측정됩니다. 일반적인 반응에 대해 AA + BB =CC + DD를 가정하십시오. ———————— (1)





여기서 kb =주어진 온도에서 후진 반응에 대한 속도 상수

 

평형에서, 순방향 반응 속도는 후진 반응 속도와 동일하다. 그래서 우리는 글을 쓸 수 있습니다 -





주어진 온도에서 평형의 화학 반응의 경우, KC를 평형 상수 또는 속도 상수라고한다. 

 

균형 화학적 방정식에서 개별 화학량 계수로 나뉘어 진 반응성 화학 물질 방정식에서 개별 화학량 계수로 나뉘어 진 반응 생성물 농도의 생성물은 주어진 온도에서 일정한 값을 갖는다. 

 

이를 평형 법 또는 화학적 평형 법이라고합니다. 

평형 상수

 

평형 상수에 대한 몇 가지 핵심 사항은 다음과 같습니다.

 

  • 주어진 반응에 대한 평형 상수의 값은 항상 일정하며 우리가 시작하는 반응물 농도 또는 평형이 접근하는 방향과 무관합니다.
  • 반응이 역전 될 때 평형 상수의 값은 역전됩니다. 
  • 평형 상수 K가있는 방정식을 2로 나눈 경우 결과 방정식의 평형 상수는 k의 제곱근입니다 (즉, √ k). 평형 상수 K를 가진 방정식에 2가 곱하면 새로운 방정식의 평형 상수는 K의 제곱입니다 (즉, k²)
  • 평형 상수 k가있는 방정식이 두 단계 (평형 상수 K1과 평형 상수 K2), K1 × k2 =k
  • 공정에 촉매를 추가하면 평형 상수의 값에 영향을 미치지 않습니다. 촉매는 전방 및 후진 반응의 속도를 같은 정도로 높이기 때문에 이것이 사실입니다. 

 

평형 상수 실제로 평형 상수의 주요 특성 및 응용 분야는 다음과 같습니다.

  • 반응물과 생성물의 농도가 평형에서 일정한 값에 도달 한 경우에만 평형 상수를 계산할 수 있습니다. 
  • 그 값은 처음에 반응물 및 제품 농도와 무관합니다. 
  • 온도는 요인입니다. 특정 온도에서 균형 방정식에 고유 한 값을 표시합니다. 
  • 역 반응에 대한 전방 반응의 평형 상수의 역수와 같습니다. K는 시스템의 평형 상수입니다.

반응 상수의 크기의 평형 예측

 

 평형에서 KC의 값이 크면 (kc> 103), 반응은 완료되거나 전진 반응에 가깝게 진행됩니다.

.

 

 KC의 값이 평형에서 낮은 경우-(kc> 10-3) 반응은 거의 완료되지 않으며, 그렇다면 뒤로 응답을 선호합니다.

 

 KC의 값이 보통 (103에서 10-3 사이) 인 경우 반응은 평형으로 진행됩니다.

 

용해도 제품 (KSP)

 

소금이 물에 용해되면 이온으로 분해되기 시작하고 언젠가 용해도 과정이 평형을 얻습니다. 

 

agcl (s) )️ ag+ (aq)+ cl- (aq) ksp =[ag+] [cl-] =q =i.p. 여기서 KSP =용해도 제품 Q =반응 몫 (KC로 정의되지만 QC의 농도는 반드시 평형 값은 아닙니다)

 

I.P. =이온 제품 I.P. KSP, 그러면 후진 반응이 지배적이며 고체 염의 침전이 일어날 것입니다. 

 

반응의 방향 예측

  • QC
  • QC> KC 인 경우 순 반응은 오른쪽에서 왼쪽으로 이동합니다. 그것은 반응이 제품 방향으로 진행 될 것임을 의미합니다. 
  • q =k 인 경우 순 반응이 발생하지 않습니다. 그것은 반응 혼합물이 이미 평형 상태임을 의미합니다. 

 

평형 상수 및 깁스 자유 에너지 (KEQ 및 G) 관계





 g가 음수이고 k가 1이면 반응은 자발적이며 앞으로 나아갑니다.

 g가 양수이고 K가 1보다 크면 반응은 자발적이며 예비 또는 역 방향으로 진행됩니다. 

g가 0과 같을 때, 반응은 평형이다. 

Le Chatelier의 원리

Le Chatelier의 원칙에 따르면, 시스템의 평형 조건을 결정하는 모든 구성 요소의 변화는 변화의 영향이 상쇄되는 방식으로 시스템을 변경하게 할 것입니다.

 다시 말해서, 교란이 평형 혼합물에 넣으면 Le Chatelier의 원칙에 따라 교란을 취소하는 방식으로 반응 할 것입니다.

온도 변화의 영향 - 저온은 발열 반응을 선호하는 반면 고온은 흡열 반응을 선호합니다. 

압력 변화의 영향 - 반응물과 생성물의 두더지가 동일하면 압력 변화는 효과가 없습니다. 

압력이 증가하면, 반응은 두더지가 적고 그 반응은 측면으로 이동하며 그 반대도 마찬가지입니다. 이것은“평형”에 대한 우리의 논의를 마친다.

결론

평형 상수는 주어진 반응 조건 세트에 대해 혼합물에서 반응물 및 생성물 종의 초기 분석 농도와 무관하다. 

결과적으로, 확립 된 평형 상수 값은 시작 조성을 고려할 때 평형에서 시스템의 구성을 결정하는데 사용될 수있다. 

물리적 과정과 화학 반응은 평형을 달성 할 수 있습니다.

동적 평형은 반응물 및 생성물의 농도에 변화가 없을 때 발생하며, 전방 반응 속도는 후진 반응 속도와 동일합니다. 



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