Quand une réaction chimique entre deux ou plusieurs gaz a atteint l'équilibre, les pressions partielles des gaz cessent de changer, parce que le sens et antisens réactions sont actuellement en cours d'exécution à la même vitesse. L'expression constante d'équilibre concerne les pressions partielles des gaz réactifs et du produit à une constante appelée K (ou parfois Kp), qui est spécifique de la réaction en question à une température donnée.
Instructions
1 Notez la formule chimique pour votre réaction de gaz. Par exemple, si tétroxyde se décomposer en dioxyde d'azote, votre équation est la suivante:
N2O4 -> 2 NO2
2 Utilisez cette formule pour écrire une expression constante d'équilibre pour les gaz dans votre équation. Rappelez-vous que pour une réaction générique wW + xX -> YY + zZ, l'expression constante d'équilibre se lit comme suit:
K = ([Z] ^ z * [Y] ^ y) / ([X] ^ x [W] ^ w)
Rappelez-vous aussi que [X] désigne la concentration de X. Avec l'exemple de dioxyde d'azote, puis, l'expression constante d'équilibre pourrait ressembler ce qui suit:
K = [NO2] ^ 2 / ([N2O4])
3 Dessinez un ICE (, Changement, Equilibrium initial) Table sur un morceau de papier. La première ligne sera «initiale», le deuxième «changement» et le troisième «équilibre». Faire une colonne dans la table pour chaque réactif et le produit. Dans la ligne initiale, notez la pression partielle initiale n de chaque réactif ou le produit avant le début de la réaction; dans la deuxième rangée, écrivez le montant qu'elle change au cours de la réaction en termes d'une seule variable, x; et dans la troisième rangée, écrivez la pression partielle finale en termes de x et la pression partielle initiale.
Dans l'exemple de dioxyde d'azote, disons que vous avez une pression partielle de N2O4 de 1 bar au début de la réaction et une pression partielle à partir de 0 pour le NO2. La variation de la pression partielle de N2O4 serait x, et le changement de la pression partielle de NO2 serait 2x, puisque pour chaque mole de N2O4 qui tombe en panne, vous obtenez 2 moles de NO2. La pression partielle finale de N2O4 serait 1 - x, tandis que la pression partielle finale de NO2 serait 2x.
4 Substituer les valeurs finales des pressions partielles de votre table ICE dans votre équilibre expression constante. Pour continuer l'exemple avec du dioxyde d'azote, votre équilibre expression constante finirait par ressembler à ce qui suit:
K = (2x) ^ 2 / (1 - x)
Maintenant substituer à la valeur de K. K varie avec la température. Vous pouvez calculer à l'aide de données thermodynamiques, mais généralement vous serez donné K dans le cadre de l'information pour votre problème. Dans ce cas, à 298 Kelvins K arrive à 0,15, donc la substitution dans cette figure que vous le suivant donne:
= 0,15 (2x) ^ 2 / (1 - x)
5 Réorganiser votre équation de sorte que toutes les valeurs de x sont d'un côté. Pour continuer l'exemple, vous pouvez multiplier les deux côtés par le dénominateur:
0,15 (1-x) = (2x) ^ 2
Maintenant, multipliez tout à l'intérieur des parenthèses de 0,15:
0,15 à 0,15 x = (2x) ^ 2
Maintenant soustrayez 4x ^ 2 des deux côtés:
0,15 - 0.15x - 4x ^ 2
6 Résoudre pour x. Si le plus grand ordre x terme dans l'expression est x ^ 2, alors vous pouvez utiliser la formule quadratique. Si le plus grand ordre x terme de l'équation est x ^ 3, vous pouvez utiliser une calculatrice ou un programme de mathématiques pour le résoudre. Si le plus grand ordre x terme de l'équation est x ^ 4 ou au-dessus, il n'y a pas de bonne façon directe pour résoudre le problème, mais vous pouvez estimer une réponse. Typiquement, dans une classe d'introduction, vous obtenez seulement des problèmes avec x ^ 2 ou où x peut être estimée facilement. Dans l'exemple de dioxyde d'azote, le plus haut d'ordre x terme est x ^ 2, de sorte que vous pouvez utiliser la formule quadratique. Si elle a été un moment depuis que vous avez appris la formule quadratique dans le lycée ou l'algèbre collège, cliquez sur le lien dans la section des ressources ci-dessous pour un recyclage.
x = 0,15 +/- ((0,15) ^ 2 - 4 (-4) (0,15)) ^ 0,5 / 2 (-4)
Ceci simplifie les éléments suivants:
x = (0,15 +/- 1,556) / (2 * -4)
Notez que comme d'habitude avec la formule quadratique, vous pouvez obtenir deux réponses possibles, l'un d'entre eux positif et l'autre négatif. Le seul point négatif serait pas de sens, mais - comment pourriez-vous diminuer votre concentration de NO2 lorsque vous n'avez pas eu pour commencer? Par conséquent, la réponse positive doit être la bonne, et vous obtenez:
x = 0,176
7 Remplacez votre résultat pour x retour dans les formules dans votre table de ICE pour obtenir l'équilibre des pressions partielles de produits et de réactifs. Dans le cas du dioxyde d'azote, la concentration finale de NO2 de la table ICE était 2x, donc 2 x 0.1758 = 0,352 barres. La concentration finale de N2O4 était de 1 - x, de sorte que 1 - 0,352 = 0,649 bar.
Conseils et avertissements
- Dans les cas où la constante d'équilibre est très important, par exemple, 4 x 10 ^ 40, la réaction va essentiellement à la réalisation, et la quantité des réactifs restants à l'équilibre est si petit qu'il est négligeable. Brûler l'essence serait un exemple d'une réaction qui va essentiellement droite jusqu'à la fin.