Kemi
Ligevægtskonstant og termodynamik
Jeg poster det her spørgsmål igen, fordi det gik i glemmebogen inden jeg fik et egentligt svar:
Der er jo ikke nogen umiddelbar sammenhæng mellem reaktionshastighed og ligevægtskonstanten, fordi at termodynamikken bag kemiske reaktioner ikke udtaler sig om aktiveringsenergien. Alligevel står der i min bog, at der altid vil gælde, at en reaktion er i ligevægt, hvis hastigheden den ene vej, er den samme som den anden vej. Det er selvfølgelig klart, da kemiske ligevægte er dynamiske ligevægte, men det fik mig alligevel til at spekulere. For så kan man jo sætte de to hastighedsudtryk for reaktionen den ene og den anden vej lig hinanden, og man vil i given fald få, at nogen forhold mellem koncentrationerne (i nogle tilfælde faktisk ligevægtsbrøken) vil være bestemt af forholdet mellem hastighedskonstanten den ene og den anden vej. Det virker underligt! For hastighedskonstanten er jo afhængig af aktiveringsenergien, og dermed kommer jeg altså frem til at ligevægtens beliggenhed er afhængig af aktiveringsenergien. HVAD GØR JEG GALT I DEN TANKEGANG DER LEDER MIG TIL DENNE KONKLUSION?
Eksempel, der viser min tankegang:
Vi ser på reaktionen:
H2(g) + I2(g) <-> 2HI(g)
For reaktionen mod højre gælder hastighedsudtrykket:
v-> = k-> * p(H2) * p(I2)
For reaktionen mod venstre gælder:
v<- = k<- * p(HI)^2
Ved ligevægt gælder der logisk nok:
v-> = v<-
=>
k-> * p(H2) * p(I2) = k<- * p(HI)^2
=>
k->/k<- = p(HI)^2/(p(H2) * p(I2)) = K
Det er selvfølgelig langt fra altid, at ligevægtskonstanten K netop er forholdet mellem de to hastighedskonstanter, fordi hastighedsudtryk jo generelt er meget forskellige. Men pointen er, at koncentrationerne eller partialtrykkene ved ligevægt er bestemt af forholdene mellem hastighedskonstanterne for den ene og den anden vej. OG det er jo underligt når hastighedskonstanten er uafhængig af aktiveringsenergien, mens ligevægtsbrøken er en termodynamisk størrelse som ikke siger noget om aktiveringsenergien.
Det skal måske forklares med at aktiveringsenergien den ene vej er lig aktiveringsenergien den anden vej, da der er tale om samme reaktion?
Svar #1
04. juni 2011 af djharsk (Slettet)
Hvad størrelsen k->/k beskriver, er jo afhængig af hastighedsudtrykkene. At k->/k = K, er jo, som du selv skriver, helt tilfældigt. Koncentrationer eller partialtryk er IKKE bestemt af størrelsen k->/k. Forestil dig f.eks. situationen hvor du har en nulte ordens reaktion.
Hastighedskonstanten er netop afhængig af aktiveringsenergien (Arrhenius ligningen).
Jeg kan ikke definitivt sige, at aktiveringsenergien er den samme begge veje. k er jo også afhængig af en anden parameter, A, som er afhængig af den specifikke reaktion.
Skriv et svar til: Ligevægtskonstant og termodynamik
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.