Rovnovážna konštanta

 

Rovnovážna konštanta K je veličina, ktorá charakterizuje zloženie rovnovážnej zmesi. Získame ju tak, že koncentrácie jednotlivých produktov v rovnováhe umocníme na ich stechiometrické koeficienty, medzi sebou vynásobíme a výslednú hodnotu vydelíme rovnako získaným súčinom rovnovážnych koncentrácií reaktantov.

Napríklad, pre reakciu:

Hranaté zátvorky znamenajú, že ide o rovnovážne koncentrácie.

Tento vzťah je písomným vyjadrením zákona chemickej rovnováhy (v slovenských učebniciach sa označoval ako „zákon účinku hmotností“), ktorý objavili a opísali Gulberg a Waage, podľa ktorých sa aj nazýva: Guldbergov – Waagov zákon.

 

Hodnota rovnovážnej konštanty K závisí len od teploty, pri ktorej reakcia prebieha. Vzťah v takejto podobe platí pre reakcie, kedy reaktanty a produkty sa nachádzajú v rovnakej fáze.

 

 

Druhým príkladom je reakcia, ktorá môže prebiehať v plynnej zmesi oxidu uhoľnatého, oxidu uhličitého, vodíka a vodnej pary pri teplote 540 °C a tlaku 100 000 Pa:

 

Keďže ide o látky v plynnom skupenstve, pre výpočet rovnovážnej konštanty nepoužívame koncentrácie, ale aktivity jednotlivých plynných zložiek. Aktivitu vypočítame tak, že vydelíme tlak danej zložky (napr. CO – tzv. parciálny tlak CO), celkovým tlakom sústavy, napr.:

aCO = pCO  / (pCO + pH2O  + pCO2 + pH2)

aCO – aktivita zložky CO,

pCOparciálny tlak CO,                                    pH2O parciálny tlak vodnej pary

pCO2 – parciálny tlak oxidu uhličitého,              pH2 – parciálny tlak H2

 

Úlohy:

1. Vypočítajte hodnotu rovnovážnej konštanty K, ak plynná zmes oxidu uhoľnatého, oxidu uhličitého, vodíka a vodnej pary (spomínaná vyššie) je pri celkovom tlaku 100 000 Pa a ak zmes obsahuje:

 2CO(g) + H2O(g)  ↔  CO2(g) + H2(g)

30 %        40 %          20 %       10 %

  • 10% vodíka
  • 20% oxidu uhličitého
  • 30% oxidu uhoľnatého
  • 40% vodnej pary
  • 2. Rovnovážna konštanta pre reakciu  H2(g) + I2(g) = 2 HI(g)  prebiehajúcej v uzavretej sústave pri teplote 450 °C má hodnotu = 50,0. Akú hodnotu má rovnovážna konštanta spätnej reakcie (rozklad HI) pri tej istej teplote?[1]

Záver: 

Zodpovedz nasledujúce otázky:

  1. Ovplyvní hodnotu rovnovážnej konštanty K:

a)      zmena teploty

b)      zmena koncentrácie

c)      zmena tlaku?

Ako ovplyvní hodnotu rovnovážnej konštanty K v prípade endotermickej reakcie

d)      zníženie teploty

e)      zvýšenie teploty?

2.      Ako ovplyvní hodnotu rovnovážnej konštanty K v prípade exotermickej reakcie

a)      zvýšenie teploty

b)      zníženie teploty?

 

Doplň text

Hodnota rovnovážnej konštanty závisí len od ..............................................., pri ktorej reakcia prebieha. Vyššie uvedený vzťah pre výpočet rovnovážnej konštanty platí, ak sú reaktanty a produkty v rovnakej – rozdielnej* fáze. Veľká hodnota rovnovážnej konštanty znamená, že rovnovážny stav je posunutý na stranu produktov, naopak, jej malá hodnota znamená, že rovnováha je posunutá smerom k reaktantom.         *nehodiace sa prečiarkni 

 

[1] SILNÝ, P. – PROKŠA, M.: Základy chemického deja a jeho zákonitosti. SPN, Bratislava : 2006. ISBN 80-08-00509-2

UPOZORNENIE: Na obsah sa vzťahujú autorské práva. Viac v sekcii "copyright".