Evenwichtsconstante Kc en hoe deze te berekenen

De evenwichtsconstante is de waarde van het reactiequotiënt dat wordt berekend uit de uitdrukking voor chemisch equilibrium. Het hangt af van de ionsterkte en temperatuur en is onafhankelijk van de concentraties van reactanten en producten in een oplossing.

Voor het volgende chemische reactie:
aA (g) + bB (g) ↔ cC (g) + dD (g)

De evenwichtsconstante K_c wordt berekend met behulp van molariteit en coëfficiënten:

K_c = [C]^c[D]^d / [EEN]^een[B]^b

waar:

[A], [B], [C], [D] etc. zijn de molaire concentraties van A, B, C, D (molariteit)

a, b, c, d, etc. zijn de coëfficiënten in de evenwichtige chemische vergelijking (de cijfers voor de moleculen)

De evenwichtsconstante is een dimensieloze hoeveelheid (heeft geen eenheden). Hoewel de berekening meestal wordt geschreven voor twee reactanten en twee producten, werkt deze voor elk aantal deelnemers aan de reactie.

De berekening en interpretatie van de evenwichtsconstante hangt af van het feit of de chemische reactie homogeen evenwicht of heterogeen evenwicht inhoudt.

• Alle producten en reactanten bevinden zich in dezelfde fase voor een reactie bij homogeen evenwicht. Alles kan bijvoorbeeld een vloeistof zijn of alle soorten kunnen gassen zijn.
• Meer dan één fase is aanwezig voor reacties die heterogeen evenwicht bereiken. Gewoonlijk zijn er slechts twee fasen aanwezig, zoals vloeistoffen en gassen of vaste stoffen en vloeistoffen. Vaste stoffen worden weggelaten uit de evenwichtsuitdrukking.

Voor elke gegeven temperatuur is er maar één waarde voor de evenwichtsconstante. K_c enkel en alleen verandert als de temperatuur waarbij de reactie optreedt verandert. Je kunt een aantal voorspellingen doen over de chemische reactie op basis van of de evenwichtsconstante groot of klein is.

Als de waarde voor K_c is erg groot, dan bevordert het evenwicht de reactie aan de rechterkant en zijn er meer producten dan reactanten. Men kan zeggen dat de reactie "volledig" of "kwantitatief" is.

Als de waarde voor de evenwichtsconstante klein is, begunstigt het evenwicht de reactie aan de linkerkant en zijn er meer reactanten dan producten. Als de waarde van K_c nadert nul, kan de reactie als niet optreden worden beschouwd.

Als de waarden voor de evenwichtsconstante voor de voorwaartse en omgekeerde reactie bijna hetzelfde zijn, dan is de reactie ongeveer even waarschijnlijk in de ene richting, en de andere en de hoeveelheden reactanten en producten zullen bijna gelijk zijn. Dit type reactie wordt beschouwd als omkeerbaar.

Voor het evenwicht tussen koper- en zilverionen:

Cu (s) + 2Ag⁺ ⇆ Cu²⁺(aq) + 2Ag (s)

De evenwichtsconstante uitdrukking wordt geschreven als:

Kc = [Cu²⁺] / [Ag⁺]²

Merk op dat het massieve koper en zilver uit de uitdrukking zijn weggelaten. Merk ook op dat de coëfficiënt voor het zilverion een exponent wordt in de berekening van de evenwichtsconstante.