Reaktionskvot

För att inte förväxla jämviktskonstanten med något annat då man räknar på ett system som inte är i jämvikt använder man sig av en reaktionskvot i stället.

Denna betecknas med Q.

Om Q < K så går reaktionen åt höger.

Om Q > K så går reaktionen åt vänster.

För en reaktion

\(aA+bB\:\rightleftharpoons\: cC +dD\)

Där små bokstäver motsvarar koefficienterna framför ämnena som är representerade av stora bokstäver. Så gäller att

\(Q_c = \frac{[C]^c \cdot \:[D]^d}{[A]^a \cdot \:[B]^b}\)

Reaktionskvoten kan bestämmas vid vilket läge som helst. Det spelar ingen som helst roll om man har nått jämvikt eller ej. För gasjämvikter ställer man upp ekvationen med tryck och Qp istället för koncentrationer och Qc. Läs mer om skillnaden på gasjämvikter och koncentrationsjämvikter i artikeln om jämviktskonstanten.

Reaktionskvoten används främst för att bestämma åt vilket håll reaktionen går. Detta är något man behöver veta, speciellt om man har mer komplicerade jämviktsproblem.

 

Övningsuppgifter

Övningsuppgift 1SvarLösning

Du har följande reaktion

\( \mathrm 3A + B \:\rightleftharpoons \:2C + 2D\)

Vid ett visst tillfälle finns det följande mängd ämnen:

2 mol av ämne A, 1 mol av ämne B, 2 mol av ämne C och 3 mol av ämne D

Volymen som reaktionen sker i är 1 dm3.

Jämviktskonstanten Kc för reaktionen är 4.

Bestäm om reaktionen är i jämvikt. Om inte, vilket håll går nettoreaktionen åt?

\( \mathrm {Q}_c \neq {K}_c\) Jämvikt råder inte.

\({Q}_c > {K}_c\) Nettoreaktionen går åt vänster.

Vi ställer upp jämviktsekvationen med Q.

\( {Q}_c = \frac{[C]^c \cdot \:[D]^d}{[A]^a \cdot \:[B]^b}\)

Då volymen är 1 dm3 kan vi direkt använda de värden vi fick i uppgiften. 1 mol motsvarar 1 mol/dm3 under förutsättningarna i den här uppgiften.

\({Q}_c = \frac{(2 M)^2 \cdot \:(3 M)^2}{(2 M)^3 \cdot \:(1 M)^1} = 4,5\)

Kc = 4 enligt givna värden.

\({Q}_c \neq {K}_c\) Jämvikt råder inte.

\({Q}_c > {K}_c\) Nettoreaktionen går åt vänster.

Övningsuppgift 2SvarLösning

Svår uppgift (involverar lösning av andragradsekvationer)

I en lösning har du blandat några ämnen som ingår i en jämvikt:

\( 2A \:\rightleftharpoons \:B + C\)

Du har från början koncentrationerna: A: 0,500 M, B: 0,200 M, C: 0,500 M

Du vet om att jämviktskonstanten Kc för reaktionen är 0,200.

Bestäm koncentrationen av alla ämnen vid jämvikt.

Tips: Du måste först bestämma vilket håll reaktionen går åt, och därefter använda dig av en variabel i jämviktsekvationen.

[A] = 0,592 M

[B] = 0,154 M

[C] = 0,454 M

Vi ställer upp reaktionskvoten Qc.

\({Q}_c = \frac{[B]^1 \cdot \:[C]^1}{[A]^2}\)

Vi stoppar in de värden vi fick, och ser om reaktionen är i jämvikt eller ej.

\({Q}_c = \frac{0,2 M \cdot \:0,5 M}{(0,5 M)^2} = 0,4\)

Kc = 0,2 enligt givna värden.

\( {Q}_c \neq {K}_c\) Jämvikt råder inte.

\({Q}_c > {K}_c\) Nettoreaktionen går åt vänster.

 

Nu vet vi att det förbrukas en viss mängd av ämnena till höger i reaktionen, för att skapa mer av ämnena till vänster. Detta kan vi skriva ned i en jämviktsekvation för att beskriva koncentrationerna vid jämvikt.

\( 2A \:\rightleftharpoons \:B + C\)

\( {Q}_c = \frac{0,2 M \cdot \:0,5 M}{(0,5 M)^2}\)

Och förändringen tills jämvikt nås blir:

\( {K}_c = \frac{(0,2 M - {x}) \cdot \:(0,5 M - {x})}{(0,5 M + 2{x})^2}\)

\(0,2 = \frac{(0,2 - {x}) \cdot \:(0,5 - {x})}{(0,5 + 2{x})^2}\)

Ovan har vi beskrivit hur koncentrationerna förändras för att nå jämvikt. Nu behöver vi bara lösa ut vad x står för, och därefter kan vi bestämma alla koncentrationer vid jämvikt.

\(0,2 = \frac{(0,2 - {x}) \cdot \:(0,5 - {x})}{(0,5 + 2{x})^2}\)

Resterande delar är ren matematik. Ställ upp allt på en form man kan använda pq-formeln eller en räknare för att lösa.

De svar som kommer ut är:

\({x}_1 = 0,04584\)

\( {x}_2 = 5,454\)

Den andra lösningen är orimlig då vi inte kan förbruka en större mängd av ett ämne än vad som finns tillgängligt. Lösning 1 stämmer.

Nu när vi har bestämt x så kontrollerar vi att allt stämmer:

\(0,2 = \frac{(0,2 - {x}) \cdot \:(0,5 - {x})}{(0,5 + 2{x})^2}\)

\(0,2 = \frac{(0,2 - 0,04584) \cdot \:(0,5 - 0,04584)}{(0,5 + 2 \cdot \:0,04584)^2}\)

Ovanstående stämmer om vi skriver in det på en räknare. Nu kan vi plocka ut alla koncentrationer vid jämvikt:

[A] = 0,5 M + 2x = 0,59168 M

[B] = 0,2 M - x = 0,15416 M

[C] = 0,5 M - x = 0,45416 M

Avrundar till rätt mängd värdesiffor (tre värdesiffor är det minsta som anges i uppgiften):

[A] = 0,592 M

[B] = 0,154 M

[C] = 0,454 M


Artikeln skriven av Matias Ekstrand. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 11 september 2010. Senast uppdaterad 10 november 2017.

Kommentarer är stängda