Frage:
Warum sind Feststoffe und Flüssigkeiten nicht in der Gleichgewichtskonstante enthalten? Was ist mit einer Reaktionsgeschwindigkeitsberechnung?
1110101001
2014-07-02 05:36:25 UTC
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Nehmen Sie zum Beispiel die Reaktion

$$ \ ce {H2 (g) + I2 (s) < = > 2HI (g)} $$

Die Gleichgewichtskonstante würde nicht den festen $ \ ce {I2} $ span> enthalten, aber warum ist das so? Ich habe gelesen, dass seine Konzentration eine Konstante ist, aber was bedeutet das? Wenn Sie die Menge an $ \ ce {I2} $ span> erhöhen, sollte sich die Reaktion nach rechts verschieben, so dass sie logischerweise eine Rolle im Gleichgewicht zu spielen scheint.

Bei Flüssigkeiten kann ich verstehen, warum Sie es nicht einschließen, wenn Sie etwas wie Wasser haben, das (normalerweise) keine Rolle bei der Reaktion spielt, aber warum Sie es immer noch nicht einschließen, wenn die Flüssigkeit aufgenommen wird Teil der Reaktion?

Schließen Sie auch Feststoffe / Flüssigkeiten für die Reaktionsgeschwindigkeiten ein? Das Erhöhen der Menge eines Feststoffs sollte die Oberfläche vergrößern und somit zu einer schnelleren Reaktion führen. Es scheint also so, als ob Sie es sollten, aber ich bin mir nicht sicher.

Drei antworten:
Martin - マーチン
2014-07-02 08:49:48 UTC
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Es hängt sehr davon ab, welche Definition der Gleichgewichtskonstante Sie suchen. Die häufigste Verwendung derselben hat eine Vielzahl möglicher Einstellungen, siehe Goldbook:

Gleichgewichtskonstante
Menge, die die charakterisiert Gleichgewicht einer chemischen Reaktion und definiert durch einen Ausdruck vom Typ $$ K_x = \ Pi_B x_B ^ {\ nu_B}, $$ wobei $ \ nu_B $ die stöchiometrische Zahl eines Reaktanten (negativ) oder Produkts (positiv) für die ist Reaktion und $ x $ steht für eine Größe, die der Gleichgewichtswert von Druck, Flüchtigkeit, Mengenkonzentration, Mengenanteil, Molalität, relativer Aktivität oder reziproker absoluter Aktivität sein kann, die den Druck, die Flüchtigkeit, die Konzentration und den Mengenanteil definiert. Molitätsbasierte, relative Aktivitätsbasierte oder Standardgleichgewichtskonstante (dann als $ K ^ \ circ $ bezeichnet).

Die Standardgleichgewichtskonstante ist immer einheitlos, da sie unterschiedlich definiert ist ( goldbook)

Standardgleichgewichtskonstante $ K $, $ K ^ \ circ $ (Sy nonym: thermodynamische Gleichgewichtskonstante) Menge definiert durch $$ K ^ \ circ = \ exp \ left \ {- \ frac {\ Delta_rG ^ \ circ} {RT} \ right \} $$ wobei $ \ Delta_rG ^ \ circ $ ist die Standardreaktion Gibbs-Energie, $ R $ die Gaskonstante und $ T $ die thermodynamische Temperatur. Einige Chemiker bevorzugen den Namen thermodynamische Gleichgewichtskonstante und das Symbol $ K $.

Es ist anzumerken, dass die erste Definition immer eine Annäherung an die Standarddefinition und in der Standarddefinition all ist Verbindungen, unabhängig von ihrem Zustand, sind im Gleichgewicht enthalten

Wenn Sie eine Reaktion betrachten, die in der Gasphase stattfindet, spielen feste Materialien eine konstante Rolle, da ihr Partialdruck ausschließlich von ihrem Dampfdruck abhängt und daher als konstant angesehen werden kann. Daher kann es als Teil der Gleichgewichtskonstante angesehen werden. (Gleiches gilt für Flüssigkeiten beim Ableiten für die Gasphase.) Wenn Sie die Feststoffmenge im System erhöhen würden, würden Sie die Konzentration in der Gasphase immer noch nicht ändern.

Für die Reaktion $$ \ ce { H2 (g) + I2 (s) < = > 2HI (g)} $$ Sie können die Standardgleichgewichtskonstante mit Aktivitäten / Fugazitäten $$ K ^ \ circ = \ frac {a ^ 2 (\ ce {HI}) bilden. } {a (\ ce {H2}) \ cdot {} a (\ ce {I2})}, $$ mit $$ a = \ frac {f} {p ^ \ circ}. $$ Die Aktivität für einen reinen Feststoff wird normalerweise als eins definiert ($ a (\ ce {I2}) = 1 $) und daher $$ K ^ \ circ \ approx K = \ frac {a ^ 2 (\ ce {HI) })} {a (\ ce {H2})} $$


Für konzentrationsabhängige Gleichgewichtskonstanten ist folgende Annahme zu berücksichtigen: $ c (\ ce {H2O}) \ ca.55 .6 ~ \ mathrm {mol / L} $ und ist normalerweise immer viel größer als die einer anderen Komponente des Systems in dem Bereich, in dem die Gleichgewichtsnäherung verwendet werden kann. Auch bei den meisten lösungsbasierten Reaktionen beeinflusst der gelöste Stoff selbst die Reaktion nicht direkt. Seine Konzentration ändert sich daher nicht (signifikant) und kann in die Gleichgewichtskonstante einbezogen werden.


Sie gehen zu Recht davon aus, dass die Kinetik einer Oberflächenreaktion nur von der tatsächlichen Oberfläche der Oberfläche abhängt (und natürlich die Reaktanten, die die Produkte bilden). Aber auch hier wird dieser Bereich höchstwahrscheinlich als konstant angesehen und führt zu einem Skalar für die Reaktionsgeschwindigkeit (in dem Bereich, in dem eine genaue Beschreibung der Reaktion möglich ist) strike>.

Nach Gregs Kommentar hat er natürlich Recht. Bei einem Gleichgewichtsprozess beeinflusst die Oberfläche beide Reaktionsrichtungen und zeigt sich daher überhaupt nicht in der Reaktionsgeschwindigkeit. (Der einzige Effekt, den es haben könnte, ist, dass der Gleichgewichtszustand schneller erreicht wird.)

Nach meinem Verständnis werden Feststoffe und Flüssigkeiten als Konstanten betrachtet, da ihre "Konzentration" von ihrem Partialdruck abhängt, der unabhängig von der vorhandenen Menge ist, oder? Und für den Ratenausdruck wird er aus dem gleichen Grund auch ignoriert und irgendwelche Effekte aufgrund der Oberfläche sind in der Ratenkonstante enthalten?
Ja du hast Recht. Solange sich die Oberfläche nicht ändert, ist alles, was damit zusammenhängt, konstant und kann in die Geschwindigkeitskonstante einbezogen werden.
Wenn jedoch für den Gleichgewichtsausdruck die Feststoffe und Flüssigkeiten als Konstanten betrachtet werden, weil ihre "Konzentration" von ihren Partialdrücken abhängt, würde eine Änderung der Temperatur nicht den Partialdruck und damit ihre "Konzentration" ändern? Warum sind dann nicht ihre unterschiedlichen Gleichgewichtskonstanten für unterschiedliche Temperaturen?
Es gibt! In der Tabelle sind meist Standardwerte bei Standardtemperatur und -druck aufgeführt. Werfen Sie einen Blick auf die zweite Definition und Sie werden die Temperaturabhängigkeit von $ K $ sehen.
Es ist nicht wahr. Die Reaktion ist in beide Richtungen skaliert mit der Oberfläche, daher erscheint sie nicht in der Gleichgewichtskonstante.
@Greg Ich hoffe, meine Bearbeitung behebt dies.
Was ist dann die Gleichgewichtskonstante einer Reaktion, bei der alle Reaktanten und Produkte ** sagen wir flüssig ** sind? Wird eine solche Reaktion eine Gleichgewichtskonstante haben?
@Freelancer Solange es im Gleichgewicht ist: Ja.
Aber die Flüssigkeiten sind nicht in der Gleichgewichtskonstante enthalten ... Da also alle Reaktanten und Produkte Flüssigkeiten sind, wird * keine von ihnen in der Gleichgewichtskonstante enthalten sein *. Wessen Konzentration werden wir also beim Schreiben der ** Gleichgewichtskonstante ** verwenden?
@Freelancer Wenn Sie eine andere Frage haben, stellen Sie diese bitte, indem Sie auf die Schaltfläche [Frage stellen] (// chemisch.stackexchange.com/questions/ask) klicken. Wie ich bereits sagte: * "In der Standarddefinition sind alle Verbindungen unabhängig von ihrem Zustand im Gleichgewicht enthalten." *
Satyansh Singh
2019-02-27 13:23:19 UTC
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Es ist schlicht und einfach. Wir verwenden den Gleichgewichtsausdruck, um zu sehen, wessen Konzentration welchen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeiten hat. Wenn Sie einen reinen Feststoff haben und dessen Menge erhöhen, ändern Sie die Reaktionsgeschwindigkeiten. Ein reiner Feststoff hat jedoch keine Konzentration, da er in keinem Lösungsmittel gelöst ist (deshalb nennen wir ihn reinen Feststoff). Im Grunde genommen erhöhen Sie einfach die Menge Ihres reinen Feststoffs, und dies wirkt sich auf die Konzentration eines anderen Reaktanten oder Produkts aus. Die Änderung der Konzentration dieses Reaktanten oder Produkts wird also in einer Gleichgewichtskonstante gesehen (weil dieser Reaktant oder dieses Produkt eine Konzentration aufweist). Und in der Gleichgewichtskonstante sehen wir den Effekt der Änderung der Konzentration eines Produkts oder Reaktanten, nicht der Menge. Die Änderung der Menge unseres reinen Feststoffs hat also einen Effekt auf die Änderung der Konzentration eines anderen Reaktanten oder Produkts. Und wir werden den Effekt der Erhöhung der Feststoffmenge berücksichtigen, indem wir die Änderung der Konzentration eines anderen resultierenden Reaktanten oder Produkts in unserer Gleichgewichts- oder Geschwindigkeitsgleichung sehen. Hoffentlich hilft diese Intuition!

user75947
2019-03-20 12:27:20 UTC
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Feststoffe und Flüssigkeiten stehen der Reaktion in einer makroskopischen Menge, die die Reaktion nicht einschränkt, vollständig zur Verfügung, solange einige verfügbar sind.

Dies unterscheidet sich von eine Lösung mit einer bestimmten Molarität oder ein Gas mit einem bestimmten Druck. Die Spärlichkeit von gelösten Stoffen oder Gasen bedeutet, dass die Verfügbarkeit durch die Konzentration oder den Druck begrenzt ist. Für Feststoffe und Flüssigkeiten wird die Verfügbarkeit als konstant angesehen, solange eine makroskopische Menge vorhanden ist



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