平衡常数

可逆化学反应达到平衡时，每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积成正比，这个比值叫做平衡常数。反应进行得越完全，平衡常数就越大。

平衡常數的種類

對於反應$\ aA + bB \leftrightarrow cC + dD$來舉例

濃度平衡常數

濃度平衡常數，代號$\ K_c$

適用於氣相或是液相的平衡，以體積莫耳濃度($\ C_M$)表示各成分的濃度

• $\ K_c = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$

壓力平衡常數

壓力平衡常數，代號$\ K_p$

僅適用於氣相平衡，以分壓表示各成分的濃度

• $\ K_p = \frac{(P_C)^c(P_D)^d}{(P_A)^a(P_B)^b}$

濃度平衡常數 和 壓力平衡常數的關係

• $\ K_p = K_c (RT)^{\Delta n}$，其中$\ \Delta n = (c+d) - (a+b)$

證明過程

根據理想氣體反應方程式$\ PV = nRT$

同除以體積$\ P = \frac{n}{V} RT$

其中$\ \frac{n}{V}$為體積莫耳濃度，所以$\ P_A = [A]RT$...

代入$\ K_p$即可得到此式

單位

$\ K_c$:$\ M^{\Delta n}$，單位常常省略不寫

$\ K_p$:$\ (atm)^{\Delta n}$或是:$\ (mmHg)^{\Delta n}$

平衡常數的意義

• 平衡常數大，表示達到平衡時，大部分的反應物轉成生成物，反之亦然。
• 平衡常數和反應速率無關
• 平衡常數只和溫度有關
• 是否達到平衡是要和反應商(Q)來比較

Q>K 生成物濃度太高，未達到平衡，反應將向左移動，直到Q=K，才達平衡

Q<K 反應物濃度太高，未達到平衡，反應將向右移動，直到Q=K，才達平衡

Q=K 反應已達到平衡狀態

平衡常數的寫法

• $\ CaCO_{3(s)} \leftrightarrow CaO_{(s)} + CO_{2(g)}$

因為碳酸鈣和氧化鈣都是固體，其濃度正比於其密度，

在化學平衡的定溫情況下為定值，不會影響平衡狀態與平衡常數，所以

$\ K_c = [CO_2]$

$\ K_p = P_{CO_2}$

• $\ Zn_{(s)} + 2Ag^+ _{(aq)} \leftrightarrow Zn^{2+} _{(aq)} + 2Ag_{(s)}$

$\ K_c = \frac{[Zn^{2+}]}{[Ag^+]^2}$

• $\ I_{2(s)} \leftrightarrow I_{2(CCl_4)}$

$\ K_c = [ I_{2} ]_{(CCl_4)}$

• $\ C_{(s)} + CO_{2(g)} \leftrightarrow 2CO_{(g)}$

$\ K_c = \frac{[CO]^2}{[CO_2]}$

$\ K_p = \frac{(P_{CO})^2}{P_{CO_2}}$