رابطه ثابت تعادل و یکای آن

پیرامون رابطه بین غلظت واکنش دهنده ها و فراورده ها، رابطه ثابت تعادل مطرح می شود. برای اینکه بتوانید مسائل مربوط به ثابت تعادل را حل کنید ابتدا در اینجا مقدمه ایی آورده شده تا شما با مفهوم ثابت تعادل آشنا شوید واز نکات مهمی که باید قبل از پرداختن به مسائل این فصل بدانید، آگاه شوید.

مفهوم ثابت تعادل:

به تعادل رسیدن یک واکنش برگشت پذیر نشان می دهد غلظت واکنش دهنده ها و فراورده ها به مقدار ثابتی رسیده اما نمی تواند بیانگر رابطه خاصی بین غلظت مواد باشد. برای اینکه بتوان در یک تعادل، رابطه بین غلظت واکنش دهنده ها و فراورده ها را بیان کرد از رابطه ای به نام ثابت تعادل (K) استفاده می شود که بیانگر نسبت حاصلضرب غلظت فراورده ها به حاصلضرب غلظت واکنش دهنده هاست.

به عنوان مثال در تعادل زیر، به معادله ثابت تعادل (K) توجه کنید:

نکته: دامنه تغییرات ثابت تعادل (K) بین صفر تا بی نهایت است  0< k< بی نهایت

یعنی مقدار K می تواند عددی بسیار کوچک مانند K=1.8×10^-32  یا عددی بسیار بزرگ مانند  K=3.3×10⁷⁴   باشد.

اگر مقدار عددی K کوچکتر باشد یعنی در حالت تعادل نسبت حاصلضرب غلظت فراورده ها به حاصلضرب غلظت واکنش دهنده ها کمتر است و این خود ناشی از این است که شرایط ترمودینامیکی )وضعیت آنتالپی، آنتروپی و ...) واکنش رفت مساعد نیست به همین دلیل واکنش دهنده ها میلی برای تبدیل شدن به فراورده ها ندارند. حال اگر مقدار عددی K بزرگتر باشد یعنی در حالت تعادل نسبت حاصلضرب غلظت فراورده ها به حاصلضرب غلظت واکنش دهنده ها بیش تر بوده و در نتیجه شرایط ترمودینامیکی واکنش رفت مساعد است به همین دلیل واکنش دهنده ها اشتیاق زیادی برای تبدیل شدن به فراورده ها دارند.

نکته مهم: همانطور که می دانید غلظت مواد جامد (s) و مایع خالص (l) عددی ثابت است. در نتیجه در رابطه ثابت تعادل (K) از نوشتن غلظت آنها صرف نظر می کنیم و در واقع آنها را برابر یک فرض می کنیم. به معادله ثابت تعادل (K) در تعادل زیر توجه فرمایید:

نکته: اگرچه مواد جامد(s) و مایع خالص (l) در رابطه ثابت تعادل (K) نوشته نمی شوند اما حضور آنها برای برقراری تعادل الزامی است. زیرا برای انجام فرایندهای میکروسکوپی رفت و برگشت، وجود این مواد ضروری است.

یکای ثابت تعادل:

برای تعیین یکای ثابت تعادل، ابتدا در معادله K به جای غلظت هر ماده، یکای آن یعنی mol.L^-1  را قرار دهیم سپس با ساده نمودن یکاها، یکای K را تعیین می کنیم. در مورد بعضی تعادل ها، ممکن است که کلیه یکاهای به کار رفته در صورت و مخرج کسر عبارت ثابت تعادل حذف بشوند، در این صورت ثابت تعادل فقط یک مقدار عددی خواهد بود و یکا نخواهد داشت.

نکته: برای تشخیص سریع تر یکای K می توانید از این فرمول استفاده کنید:

n₁  : مجموع مول های گازی (g) و محلول (aq) در سمت واکنش دهنده ها

 n₂  : مجموع مول های گازی (g) و محلول (aq) در سمت فراورده ها

مثال:

خوب است که نکات زیر را در مورد ثابت تعادل (K) بدانید:

•        اگر یک تعادل را معکوس بنویسیم مقدار ثابت تعادل نیز معکوس می شود.
•        اگر یک تعادل را در عددی ضرب کنیم مقدار ثابت تعادل به توان آن عدد می رسد.
•        اگر یک واکنش تعادلی حاصل جمع دو واکنش تعادلی دیگر باشد، مقدار ثابت تعادل آن برابر حاصلضرب مقادیر ثابت تعادل در واکنش های اولیه است.

مرکز یادگیری سایت تبیان- تهیه مهسا شاه حسینی