Въведение в коефициент на реакция Qc

Днес ще разгледаме коефициента на пропорционалност Q. Във видеото ще разгледаме как се изчислява и как се използва Q. Ще започнем с една примерна реакция между серен диоксид, SO2 газ, който реагира с кислород газ, това е обратима реакция, при която се получава серен триоксид, SO3. Да изравним уравнението. Два серни диоксида реагират с един кислород, и се получава 2SO3. При достигане на равновесие имаме равновесна константа Кс. В състояние на равновесие ние знаем, че концентрациите са постоянни, защото скоростите на правата и обратната реакция са равни. И ако заместим тези концентрации в този израз, ще получим Кс. Кс е концентрацията на продукта, на степен 2, стехиометричния коефициент, Върху концентрацията на реагентите, значи на SO2, на втора степен, е концентрацията на О2. Знаем, че при дадена температура, ако заместим равновесните концентрации, Кс е равно на 4,3. Но ако искаме да разгледаме реакцията, когато не е в равновесие, или още не знаем дали е достигнала равновесие. В този случай, когато не знаем дали е в равновесие или във всяка точка и всеки момент от реакцията, искаме да изчислим коефициента на пропорционалност Q. Qс е равно на концентрацията на продукта на квадрат, значи концентрацията на продукта на степен, равна на стехиометричния му коефициент, върху концентрациите на реагентите, също на степен, равна на стехиометричните им коефициенти. Значи SO2 на квадрат и О2. Сега може би се чудиш каква е разликата. Формулите за Qс и Кс изглеждат еднакво и главната разлика е кога ги използваме. Равновесната константа се използва само с равновесни концентрации. Тук с означава, че всичко е изразено в мол за литър. И за коефициента на пропорционалност Q, отново всичко е в мол за литър, но можем да го изчислим за всички неравновесни концентрации. Моларни концентрации... Нека да ги изчислим за няколко примерни реакции. В някакъв етап на нашата реакция имаме следните концентрации: Имаме 0,10 мол/л SO2, 0,30 мол/л О2 и 3,5 мол/л от продукта. Ако заместим тези числа във формулата за Qс, получаваме 3,5 на квадрат в числителя и 0,10 на квадрат по 0,3 в знаменателя. Ако ги въведа в моя калкулатор, ще получа Qс за тази комбинация от концентрации, което е 4,083. Сега знаем как да изчисляваме Qс. Сега ще разгледаме какво означава неговата стойност. Има три възможни случая. Когато Q е равно на К, това означава, че се намираме в равновесно състояние. Ако в някакъв момент не сме сигурни дали концентрациите са равновесни концентрации, можем да изчислим Q и да проверим дали е равно на К. В този случай не е равно. Другите две възможности са Q да е по-голямо или по-малко от К, както в нашия случай тук. Или Q да е по-малко от К. Нека да разгледаме двете възможности. Можем да поставим възможните стойности на Q на една числова ос или Q-ос. Така че Q има стойности навсякъде от нула до безкрайност. Когато нямаме продукт, числителят е нула, и Q е равно на нула. Когато Q е равно на нула, имаме само реагенти и никакви продукти. Когато са изчерпани всички реагенти и имаме само продукти, имаме нула в знаменателя, което означава, че Q е безкрайно голямо. Когато Q клони към безкрайност, имаме само продукти. И след това има множество междинни стойности. Ще запиша тук няколко междинни стойности, но те всъщност не са много важни. Просто искаме да сравним стойностите на Q и К. Тук Q е равно на 4083. Ще го означа тук. Това е Qс и нашето К в жълто е 4,3. Поставям го ето тук. Виждаме, че Q е по-голямо от К и е по-близко до получаването на предимно продукти. При тези концентрации имаме повече продукти, отколкото при равновесие. Значи нашата реакция ще се опита да се измести така, че концентрациите да достигнат равновесните си стойности. На нашата числова ос това означава, че ще се преместят така, че Q да се приближи до К. Щом преместването ще е наляво по посока на реагентите, реакцията ще благоприятства реагентите, за да достигне равновесие. Когато Q е по-голямо от К, като тук, ще се благоприятстват реагентите. реагентите. Последният случай е, когато Q е по-малко от К и реакцията ще благоприятства образуването на продукта. Можем да го покажем на числовата ос. Ако имаме различна комбинация от концентрации, където Q е по-малко от К, което ще покажа тук с този цвят. Ако имаме например някаква такава стойност на Q, тогава нашето изместване ще бъде надясно по посока на образуване на повече продукти и това означава, че реакцията се опитва да достигне равновесие, като благоприятства правата реакция. Това е начинът за изчисляване на Q и как го използваме, за да видим как концентрациите в реакцията ще се изместят, за да достигнат равновесните. В следващото видео ще разгледаме примерна задача, в която ще използваме Q, за да видим как концентрациите на изходните вещества ще се променят.