קבוע שיווי משקל


קבוע שיווי משקל

למערכת הנמצאת בשיווי משקל ישנו ערך מספרי הקרוי קבוע שיווי משקל   Kc  (זהו קבוע שיווי משקל על פי ריכוזי החומרים בשיווי משקל ולכן הסימן c ליד האות K),  והוא מבטא את מכפלת ריכוזי התוצרים חלקי מכפלת ריכוזי המגיבים.
ערך זה הוא מספר קבוע עבור ניסוח תגובה מסויים בטמפרטורה מסויימת.

קבוע-שיווי-משקל-הנוסחה

ראשית נכיר / נזכר בצורת סימון לריכוז

אם רושמים [A] = 3M , זה אומר שריכוז של חומר A הוא 3M .
סוגרים מרובעים [ ] מסמנים ריכוז. בעבר סימננו זאת גם בעזרת האות C .
למשל:

C(A) = 3M

כעת נביא לידי ביטוי את ניסוח הביטוי של קבוע ש"מ Kc עבור תהליכים שונים.

לדוגמה,

נתון התהליך:

קבוע-שיווי-משקל-1

רשום לתהליך את הביטוי לערכו של קבוע שיווי המשקל (Kc).

תשובה:

[B] Kc =
[A]

דוגמה נוספת

נתון התהליך:

קבוע-שיווי-משקל-2

רשום לתהליך את הביטוי לערכו של קבוע שיווי המשקל (Kc).

תשובה:

[B] Kc =
[A]2

שימו לב ♥, בגלל שלחומר A יש מקדם 2, בביטוי יש חזקה 2 לחומר A.

דוגמה נוספת

נתון התהליך

קבוע-שיווי-משקל-3

רשום לתהליך את הביטוי לערכו של קבוע שיווי המשקל (Kc).

תשובה:

[B] × [C]3 Kc =
[A]2

זאת אומרת,

בביטוי של קבוע שיווי המשקל (Kc), כל חומר מועלה בחזקת המקדם שלו לפי ניסוח התגובה.

כעת נבצע חישוב עבור ערכו של קבוע שיווי המשקל בדוגמה פשוטה .
עבור התהליך הבא :
קבוע-שיווי-משקל-4
ידוע שבמצב שיווי משקל

[A] = 2M , [B] = 3M

רשום ביטוי ל- Kc וחשב את ערכו.

תשובה:

הביטוי ל- Kc עבור התהליך הוא :

[B]2 Kc =
[A]

ו- ערכו של קבוע שיווי המשקל יהיה:

= 4.5 32 Kc =
2

מהי המשמעות של ערכו של Kc ?

קבוע שיווי המשקל מבטא כאמור את היחס בין מכפלת ריכוז התוצרים חלקי מכפלת ריכוז המגיבים.

ככל שערכו גבוה יותר זה אומר שהמונה (שהוא ריכוז התוצרים) גדול יותר, והמכנה (ריכוז המגיבים) קטן יותר. דהיינו, מתקרבים יותר למצב שבו היו מעט מגיבים במערכת והתגובה מתרחשת כמעט בשלמות.

במצב בו ערכו של שיווי המשקל קטן מאוד (לא שלילי) ריכוז התוצרים (המונה) קטן וריכוז המגיבים (המכנה) הוא גדול ככל שהערך קטן יותר משמע ריכוז המגיבים הופך לגדול יותר, וזה מקרב אותנו לתהליכים שכמעט לא יוצאים לפועל שמתרחשים במידה מועטה.

מה הקשר בין ערכו של קבוע שיווי המשקל לבין ניסוח התגובה ?

נתייחס לתהליך הבא הנמצא בש"מ :

קבוע-שיווי-משקל-5

במצב שיווי משקל ידוע ש :

[NO] = 0.1M , [N2O2] = 0.3M

רשום את הביטוי לקבוע שיווי המשקל עבור התהליך וחשב את ערכו:

= 30 0.3 = [N2O2] KcI =
0.12 [NO]2


ניתן לנסח את התהליך הנמצא במצב שיווי משקל גם כך :

קבוע-שיווי-משקל-6
רשום גם לניסוח זה את הביטוי לקבוע שיווי המשקל עבור התהליך וחשב את ערכו

= 130 0.12 = [NO]2 KcII =
0.3 [N2O2]

שימו לב ♥ לדבר הבא :

במעבר מניסוח I לניסוח II הפכנו את התהליך .
כבר למדנו שהפיכת ניסוח התהליך, היא בעצם הכפלת התהליך המקורי ב: (1-).
ושימו לב מה קרה לקבוע אם נעלה את KcI ,שערכו 30, בחזקת 1- ,נקבל בדיוק את ערכו של KcII שהוא 130 .
עבור אותם הנתונים ניתן לנסח את התהליך גם באופן הבא:
קבוע-שיווי-משקל-7
רשום גם לניסוח זה את הביטוי לקבוע שיווי המשקל עבור התהליך וחשב את ערכו

= 300.5 0.30.5 = [N2O2]0.5 KcIII =
0.1 [NO]

בואו נראה מה הקשר (בכפל) בין ניסוחים I ו- III ?

ניתן לראות שניסוח III הוא ניסוח I כפול 0.5 .
ואילו קבוע שיווי המשקל עבור הניסוח ב- III הוא קבוע שיווי המשקל עבור הניסוח ה- I בחזקת 0.5.

ומכאן הכלל:

מה שעושים בכפל לניסוח אחד כדי לעבור לניסוח שני נעשה בפעולת חזקה לערכו של קבוע שיווי המשקל של תהליך אחד, כדי למצוא את ערכו של קבוע שיווי המשקל של התהליך השני.

דוגמה לשאלה בנושא :
נתון עבור התהליך :
קבוע-שיווי-משקל-8
ש: KcI = 100
מהו קבוע שיווי המשקל עבור התהליך :
קבוע-שיווי-משקל-9

היות והפכו את התהליך (כפלו ב- 1-), נעלה את הקבוע בחזקת 1-.
ולכן קבוע שיווי המשקל עבור הניסוח ה- II יהיה:

KcII = 0.01

דוגמה נוספת :
נתון התהליך :
קבוע-שיווי-משקל-10
ידוע ש: KcI = 25
מה יהיה ערכו של קבוע שיווי המשקל עבור הניסוח הבא :
קבוע-שיווי-משקל-11
שימו לב שבמעבר מניסוח I לניסוח II, גם הפכו את התהליך וגם כפלו אותו ב- 0.5.
לכן בסך הכל כפלו אותו ב- 0.5-, ולכן את הקבוע נעלה בחזקת 0.5- .

KcII = 25-0.5 = 0.2

חישוב ערכו של קבוע שיווי משקל

כעת נראה איך ניתן לחשב את ערכו של קבוע שיווי משקל מתוך נתונים המופיעים בשאלה במספר אופנים : ייצוג גרפי , ערכים בשאלה , חישובי מולים ועוד.

כדי לחשב את ערכו של Kc עלינו לדעת מה ריכוז כל אחד ממרכיבי המערכת במצב שיווי משקל.

אם יהיו נתונים לנו ערכי הריכוזים כבר במצב שיווי המשקל, נוכל להציבם בביטוי שניסחנו עבור קבוע שיווי המשקל ולקבל את ערכו (את זה כבר עשינו בדוגמאות קודמות).

כעת נראה מספר דוגמאות הכוללות גם שאלות עם נתונים מספריים או הצגות גרפיות שמהם נבנה את הטבלה הבאה:

החומרים ריכוז
תוצרים מגיבים
התחלה (M)
שינוי (M)
ש"מ (M)

המשך התוכן בעמוד זה למנויים בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

לרכישת מנוי לחץ כאן