平衡常數

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可逆化學反應達到平衡時,每個產物濃度係數次冪的連乘積與每個反應物濃度係數次冪的連乘積成正比,這個比值叫做平衡常數。反應進行得越完全,平衡常數就越大。

平衡常數的種類[編輯]

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

濃度平衡常數[編輯]

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[編輯]

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[編輯]

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

證明過程[編輯]

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}體積莫耳濃度,所以\ P_A = [A]RT...
代入\ K_p 即可得到此式

單位[編輯]

\ 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[編輯]

  • 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[編輯]

  • \ CaCO_{3(s)} \leftrightarrow CaO_{(s)} + CO_{2(g)}
因為碳酸鈣氧化鈣都是固體,其濃度正比於其密度,
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}}