Διαφορά μεταξύ του πηλίκου αντίδρασης και της σταθεράς ισορροπίας

Κύρια διαφορά – Πηλίκο αντίδρασης έναντι σταθεράς ισορροπίας

Όλες οι χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν σε ένα σύστημα μπορούν να αναγνωριστούν είτε ως αντιδράσεις ισορροπίας είτε ως αντιδράσεις μη ισορροπίας. Μια αντίδραση μετατρέπεται σε αντίδραση ισορροπίας όταν τα αντιδρώντα δεν διαχωρίζονται πλήρως στα ιόντα τους. Οι αντιδράσεις μη ισορροπίας περιλαμβάνουν τον πλήρη ιονισμό των αντιδρώντων. Πηλίκο αντίδρασης και σταθερά ισορροπίας είναι δύο όροι που χρησιμοποιούνται για να εξηγήσουν τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν σε ένα σύστημα. Το πηλίκο αντίδρασης δίνει μια ιδέα για τις ποσότητες των χημικών ειδών που υπάρχουν σε ένα μείγμα αντίδρασης. Η σταθερά ισορροπίας είναι η αναλογία μεταξύ των συγκεντρώσεων των προϊόντων και των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων. Η κύρια διαφορά μεταξύ του πηλίκου αντίδρασης και της σταθεράς ισορροπίας είναι ότι το πηλίκο αντίδρασης μπορεί να υπολογιστεί για μια αντίδραση ανά πάσα στιγμή, ενώ η σταθερά ισορροπίας υπολογίζεται στο σημείο ισορροπίας.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι το πηλίκο αντίδρασης
      – Ορισμός, Εξίσωση για Υπολογισμό, Παραδείγματα
2. Τι είναι η σταθερά ισορροπίας
      – Ορισμός, Εφαρμογή, Παραδείγματα
3. Ποια είναι η σχέση μεταξύ του πηλίκου αντίδρασης και της σταθεράς ισορροπίας
      – Επεξήγηση των συσχετισμών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του πηλίκου αντίδρασης και της σταθεράς ισορροπίας
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Ισορροπία, σταθερά ισορροπίας, ιονισμός, αντιδρώντα, πηλίκο αντίδρασης, στοιχειομετρία

Τι είναι το Πηλίκο Αντίδρασης

Το πηλίκο αντίδρασης είναι η αναλογία μεταξύ των συγκεντρώσεων των προϊόντων και των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων. Αυτό μπορεί να συντμηθεί μαθηματικά όπως παρακάτω. Ας εξετάσουμε την ακόλουθη αντίδραση.

Ν_{2 (g)} +   3H_{2 (g)} ↔          2NH_{3 (g)}

Το πηλίκο αντίδρασης για αυτήν την αντίδραση μπορεί να δοθεί όπως παρακάτω. Κατά τη σύνταξη του πηλίκου αντίδρασης, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη και η στοιχειομετρία των συστατικών. Εδώ λαμβάνεται υπόψη και ο στοιχειομετρικός συντελεστής που δείχνει την αναλογία των συστατικών. Η συγκέντρωση αυξάνεται στην ισχύ αυτού του συντελεστή.

Το πηλίκο αντίδρασης για την παραπάνω αντίδραση είναι,

Πηλίκο αντίδρασης (Qc)  =       [NH_{3 (g)} ] / [N_{2 (g)} ] [H2 _(g) ]

Το πηλίκο της αντίδρασης μπορεί να υπολογιστεί οποιαδήποτε στιγμή της αντίδρασης. Αυτό σημαίνει ότι το πηλίκο αντίδρασης ενός συστήματος μπορεί να υπολογιστεί για μια αντίδραση πριν φτάσει στην ισορροπία, όταν έχει γίνει μια αλλαγή στην ισορροπία ή όταν η αντίδραση βρίσκεται σε ισορροπία.

Αντί της συγκέντρωσης των συστατικών, η «δραστηριότητα» κάθε συστατικού μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του πηλίκου της αντίδρασης. Η δραστηριότητα μιας ουσίας περιγράφει το χημικό δυναμικό αυτής της ουσίας.

Τι είναι η Σταθερά Ισορροπίας

Η σταθερά ισορροπίας είναι η αναλογία μεταξύ των συγκεντρώσεων των προϊόντων και των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων σε κατάσταση ισορροπίας. Αυτός ο όρος χρησιμοποιείται μόνο με αντιδράσεις που βρίσκονται σε ισορροπία. Το πηλίκο της αντίδρασης και η σταθερά ισορροπίας είναι τα ίδια για αντιδράσεις που βρίσκονται σε ισορροπία.

Η σταθερά ισορροπίας δίνεται επίσης ως οι συγκεντρώσεις αυξημένες στην ισχύ των στοιχειομετρικών συντελεστών. Η σταθερά ισορροπίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία του συστήματος που εξετάζεται καθώς η θερμοκρασία επηρεάζει τη διαλυτότητα των συστατικών και τη διαστολή όγκου. Ωστόσο, η εξίσωση για τη σταθερά ισορροπίας δεν περιλαμβάνει λεπτομέρειες σχετικά με τα στερεά που βρίσκονται μεταξύ των αντιδρώντων ή των προϊόντων. Λαμβάνονται υπόψη μόνο οι ουσίες σε υγρή και αέρια φάση.

Για παράδειγμα, ας εξετάσουμε την ισορροπία μεταξύ ανθρακικού οξέος και διττανθρακικού ιόντος.

H₂ CO_{3 (υδατ.)} ↔          HCO_{3 (aq)} +        H _(aq)

Η σταθερά ισορροπίας για την παραπάνω αντίδραση δίνεται όπως παρακάτω.

Σταθερά ισορροπίας (K) =[HCO_{3 (aq)} ] [H _(aq) ] / [H₂ CO_{3 (υδατ.)} ]

Σχέση μεταξύ του πηλίκου αντίδρασης και της σταθεράς ισορροπίας

• Αν η τιμή του πηλίκου αντίδρασης (Q) είναι υψηλότερη από αυτή της σταθεράς ισορροπίας (K), η αντίδραση ευνοεί περισσότερο τα αντιδρώντα καθώς η ποσότητα των προϊόντων στο σύστημα είναι μεγαλύτερη από αυτήν των αντιδρώντων. Στη συνέχεια, η αντίδραση τείνει να σχηματίσει περισσότερα αντιδρώντα προκειμένου να διατηρήσει την ισορροπία σταθερή.
• Αν το Q είναι χαμηλότερο από το K, το σύστημα αποτελείται από περισσότερα αντιδρώντα παρά προϊόντα. Επομένως, η αντίδραση τείνει να σχηματίζει περισσότερα προϊόντα για να διατηρεί την ισορροπία.
• Αν τα Q και K είναι ίσα, τότε το μείγμα της αντίδρασης βρίσκεται σε ισορροπία.

Διαφορά μεταξύ του πηλίκου αντίδρασης και της σταθεράς ισορροπίας

Ορισμός

Πηλίκο αντίδρασης: Το πηλίκο αντίδρασης είναι η αναλογία μεταξύ των συγκεντρώσεων των προϊόντων και των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων.

Σταθερά ισορροπίας: Η σταθερά ισορροπίας είναι η αναλογία μεταξύ των συγκεντρώσεων των προϊόντων και των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων σε κατάσταση ισορροπίας.

Εφαρμογή

Πηλίκο αντίδρασης: Το πηλίκο αντίδρασης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιοδήποτε σημείο της αντίδρασης (πριν φτάσει στην ισορροπία ή μετά).

Σταθερά ισορροπίας: Η σταθερά ισορροπίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για το σημείο στο οποίο οι αντιδράσεις βρίσκονται σε ισορροπία.

Λεπτομέρειες κατεύθυνσης

Πηλίκο αντίδρασης: Το πηλίκο αντίδρασης δίνει μια ιδέα για την κατεύθυνση προς την οποία πρόκειται να προχωρήσει η αντίδραση.

Σταθερά ισορροπίας: Η σταθερά ισορροπίας δεν δίνει καμία λεπτομέρεια για την κατεύθυνση προς την οποία θα προχωρήσει η αντίδραση.

Τιμή

Πηλίκο αντίδρασης: Η τιμή του πηλίκου της αντίδρασης είναι διαφορετική από καιρό σε καιρό κατά την εξέλιξη της αντίδρασης.

Σταθερά ισορροπίας: Η τιμή της σταθεράς ισορροπίας είναι σταθερή για μια συγκεκριμένη ισορροπία σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία.

Συμπέρασμα

Υπάρχει μια σαφής διαφορά μεταξύ του πηλίκου της αντίδρασης και της σταθεράς ισορροπίας, παρόλο που και τα δύο φαίνονται ίδια. Αυτό συμβαίνει επειδή το πηλίκο της αντίδρασης περιλαμβάνει τη συγκέντρωση των συστατικών σε οποιοδήποτε σημείο της αντίδρασης ενώ η σταθερά ισορροπίας περιλαμβάνει τις συγκεντρώσεις κάθε συστατικού στην ισορροπία. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να χρησιμοποιείτε τις σωστές λεπτομέρειες για κάθε όρο αυτών των αντιδράσεων.