Ligevægtskonstant K

Kemi A · STX · A-niveau · Termodynamik og kinetik

🧪 Ligevægtskonstant K

Kemisk ligevægt = tilstand hvor REAKTIONS-HASTIGHEDEN frem + TILBAGE er ENS → koncentrationerne er KONSTANTE (men ikke nødvendigvis lige store).

Pile: brug ⇌ (dobbelt-pil) for ligevægt.

Ligevægtskonstant K: kvantitativt mål for hvor "fremskreden" en reaktion er ved ligevægt.

For reaktion: aA + bB ⇌ cC + dD.

Formel: K = [C]^c · [D]^d / ([A]^a · [B]^b). Hvor [X] = ligevægts-koncentration af stoffet.

Kun gas + opløste stoffer — faste stoffer + rene væsker UDELADES (deres "koncentration" er konstant).

Tolkning af K-værdien:

• (a) K >> 1: ligevægt FORSKUDT mod PRODUKTER. Reaktionen er næsten fuldstændig.
• (b) K ≈ 1: ligevægt med ca. lige meget reaktanter + produkter.
• (c) K << 1: forskudt mod REAKTANTER. Reaktionen sker næppe.

Eksempler — K-værdier:

1.

N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ (Haber-Bosch ved 25°C): K ≈ 6·10⁵ (forskudt mod produkter, men SLOW).

2.

H₂ + I₂ ⇌ 2HI (~700 K): K ≈ 50.

3.

N₂ + O₂ ⇌ 2NO (25°C): K ≈ 10⁻³¹ (næsten ingen reaktion ved stuetemp).

Le Chateliers princip — hvis et system i ligevægt forstyrres, vil systemet REAGERE for at MODVIRKE forstyrrelsen + genoprette ligevægt.

4 forstyrrelser:

1.

Koncentration: tilsæt reaktant → forskydning mod produkter. Tilsæt produkt → mod reaktanter. Fjern produkt → mod produkter (industriel teknik!).

2.

Tryk (kun for gasser med ulige antal mol): øg tryk → forskydning mod SIDE MED FÆRRE GAS-MOLEKYLER.

Eksempel: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ (4 mol → 2 mol gas). Højt tryk fav

Læringsmål

• Opskrive ligevægtskonstanten K for en given reaktion ud fra ligevægtskoncentrationer
• Tolke størrelsen af K (K>>1, K≈1, K<<1) i forhold til reaktionens forløb
• Forklare hvorfor faste stoffer og rene væsker udelades fra K-udtrykket
• Anvende Le Chateliers princip til at forudsige forskydning ved ændring i koncentration, tryk eller temperatur
• Sammenligne K-værdier for forskellige reaktioner og vurdere reaktionernes "fremskredenhed"

Sådan kan du arbejde med emnet

• Opskriv udtrykket for ligevægtskonstanten K for en given reaktion
• Beregn K for en reaktion ud fra kendte ligevægtskoncentrationer
• Forklar, hvad det betyder, hvis K er meget stor eller meget lille

Eksperiment-forslag

• Sammenlign K-værdierne for N₂+3H₂⇌2NH₃ (K≈6·10⁵), H₂+I₂⇌2HI (K≈50) og N₂+O₂⇌2NO (K≈10⁻³¹), og forklar hvad de fortæller om hver reaktion.
• Forklar hvorfor en høj K-værdi for Haber-Bosch ikke betyder at reaktionen sker hurtigt.
• Anvend Le Chateliers princip på N₂+3H₂⇌2NH₃ ved øget tryk, og forklar forskydningen ud fra antal gas-mol.
• Beregn K_c for en simpel ligevægt ud fra givne ligevægtskoncentrationer.

Brobygning

Ligevægtsforståelsen afslutter "Termodynamik og kinetik" og bruges videre i syre-base- og redox-ligevægte i Kemi B/C.