Jusqu'à présent, nous avons parlé exclusivement des réactions à l'équilibre.Cependant, les réactions peuvent être à tout moment!Ils peuvent être pré-équilibre, post-équilibre ou à l'équilibre.Nous pouvons décrire où une réaction est en train d'atteindre l'équilibre en calculant q, lequotient de réaction.
Quel est le quotient de réaction?
Essentiellement, dans unréaction chimique, lequotient de réaction(Q) est une mesure duconcentrationsde laréactifsetdes produitsà un moment précis.Pour commencer à expliquer ce que signifie Q, jetons un coup d'œil à la formule:
Attendez attendre 👀… reculer… n'est-ce pas la formule pourla constante d'équilibre k?Si vous pensiez qu'en lisant la formule, vous auriez surtout raison!Cependant, il y a une distinction super importante à faire.
Comme nous l'avons mentionné précédemment, lors du calcul avec Q, leconcentrationsNous utilisonsconcentrationsÀ un certain temps t 🕔, alors que lors du calcul de K, nous devons utiliser l'équilibreconcentrations.Par conséquent, Q décrit le rapport dedes produitsàréactifsà tout moment de la réaction.En comparaison, K décrit le rapport dedes produitsàréactifsà l'équilibre spécifiquement.En utilisant Q, nous pouvons prédire si une réaction va aller plus loin (produire plusdes produits), inverser (produire plusréactifs), ou rester les mêmes (nous sommes à l'équilibre!). Pour revenir au début de ce guide d'étude, la comparaison de Q et K peut vous dire si une réaction est dans leétat de pré-équilibre,état post-équilibre, ou à l'équilibre.
Q sera un concept incroyablement important à la fois mathématiquement et qualitativement dans le reste de l'unité sept.Près de la seconde moitié de l'unité, vous commencerez à apprendre commentéquilibresréagira àchangements externescomme les changements de concentration, de température, de pressions, etc. La justification principale de la plupart de ces changements (la température étant l'exception notable) seront des changements de Q!Q aide à nous guider à découvrir où une réaction «est» en train d'atteindre l'équilibre, que nous n'ayons pas encore tout à fait obtenu, nous y sommes, ou si nous avons dépassé et devons revenir pour revenir.
Comprendre l'équilibre par rapport aux concentrations de non-équilibre
Nous avons introduit l'idée deconcentrationsPas à l'équilibre.Ceux-ci sontconcentrationsqui sont avant ou après l'équilibre.À cesconcentrations, une réaction se réajustera à l'équilibre, soit créant de nouveauxdes produitsou créant de nouveauxréactifsPour revenir à l'équilibre (c'est pourquoi l'équilibre est appelé équilibre!).Toutes les réactions chimiques ont tendance à se déplacer vers l'équilibre pour atteindre l'état le plus bas deénergie potentielleet êtreécurie.
Le changement que Q prend pour revenir à K est similaire à une bascule.S'il y a trop de poids d'un côté, la bascule peut ajouter du poids à l'autre côté pour équilibrer!Cette analogie peut vous aider à visualiser comment qéquipesde retour vers l'équilibre en créantdes produitsou créationréactifsPour déplacer la réaction à droite ou à gauche. Maintenant, passons dans les détails.
Comparaison de Q et K
L'aspect le plus important de l'utilisation de Q et K pour résoudre les problèmes est d'énoncer la direction qu'une réaction se déplacera.Nous avons trois scénarios:
👈 Lorsque q> k, la concentration dudes produitsest supérieur à la concentration duréactifsPar rapport à K. Lorsque cela est vrai, la réaction serait à un état "post-équilibre".Pour diminuer la concentration dedes produits, la réaction se déplacera vers la gauche et produira principalementréactifs.
⚖️ Lorsque q = k, les rapports sont les mêmes.Ainsi, la réaction est à l'équilibre et il n'y aura paschangement netdans leconcentrationsde laréactifsoudes produits.
👉 Lorsque q
réactifsest supérieur à la concentration dudes produitspar rapport à K. Il s'agit de l'état "pré-équilibre" et pour diminuer la concentration duréactifs, la réaction se déplacera vers la droite.Ceci, à son tour, produit plusdes produits!
Image gracieuseté deLibreTexts
Justification mathématique
Nous pouvons également comprendre la relation entre Q et K mathématiquement.Nous savons que pour a + b ⇌ c + d, q = [c] t [d] t / [a] t [b] t.
Lorsque q> k, nous savons que [c] t [d] t sera trop élevé par rapport à la valeur en k signifiant qu'elle doit diminuer et [a] t [b] t doit augmenter pour revenir à l'équilibre.Par conséquent, la réaction utilisera l'excès de C et D pour créer A et B jusqu'à ce que le système soit à l'équilibre.Cette pensée peut également être appliquée au scénario opposé où Q Si q Image gracieuseté deKathlyn Parrish Considérez la réaction suivante: 2NOBR ⇌ 2NO + BR₂ Si kc = 0,0142 et l'initialeconcentrationsEst-ce que 1,0 m NOBR, 0,2 m non et 0,8 m Br₂, dans quelle mesure la réaction progressera-t-elle pour atteindre l'équilibre? À ce stade, nous savons que nous devons calculer Q et le comparer à la valeur KC donnée de 0,0142 afin de répondre à la question.Utilisons Q pour calculer si nous nous déplacerons ou non à gauche ou à droite: Q = [NO] ² [Br₂] / [NOBR] ² = (0,2) ² (0,8) / (1) ² = 0,032. 0,032> 0,0142 ⇒ Q> K ⇒ La réaction se déroulera vers la gauche parce que nous avons passé K. Cela remonte à l'idée que, dans ce cas, la concentration initiale de lades produitsest supérieur à la concentration initiale duréactifs. Leréaction chimiqueest dans leétat post-équilibreet doit continuer à gauche pour faire plusréactifset atteindre l'équilibre.⚖️
Pratiquer Q contre K
Réaction chimique: Une réaction chimique est un processus qui conduit à la transformation d'un ensemble de substances chimiques à une autre.Cela implique la rupture et la formation de nouveaux liaisons entre les atomes.
Concentrations: En chimie, la concentration fait référence à la quantité d'une substance par espace défini.Il est généralement mesuré en termes de masse par unité de volume.
Direction de réaction: La direction de la réaction se réfère à la question de savoir si une réaction chimique se déroule vers les produits (direction avant) ou vers l'arrière vers les réactifs (direction inverse).
Équilibres: Les équilibres se réfèrent à l'État dans une réaction chimique où les concentrations de réactifs et de produits sont devenues constantes en raison d'un équilibre de leurs taux de réaction.
Constante d'équilibre: La constante d'équilibre (k) est un nombre qui exprime la distance à laquelle une équation chimique progresse vers les produits dans des conditions d'équilibre.
Changements externes: Les modifications externes se réfèrent aux altérations qui se produisent en dehors d'un système, qui peuvent affecter les conditions du système mais ne modifient pas sa structure interne.
Changement net: Le changement net fait référence à la différence globale entre deux valeurs après avoir considéré les augmentations et les diminutions.En chimie, il fait souvent référence à la quantité de produits formée par rapport à la quantité de réactif utilisé.
État post-équilibre: Un état post-équilibre est l'endroit où les réactions avant et inversées continuent de se produire à des taux égaux même s'il peut y avoir des changements observables.Les concentrations de réactifs et de produits restent constantes dans le temps.
Énergie potentielle: L'énergie potentielle fait référence à l'énergie stockée dans un objet en raison de sa position ou de sa disposition.En chimie, les molécules ont une énergie potentielle en fonction de leur structure et de leur composition.
État de pré-équilibre: Un état pré-équilibre en chimie fait référence à l'état d'une réaction avant d'atteindre l'équilibre.C'est lorsque les réactifs sont toujours convertis en produits à des taux différents.
Des produits: Dans une réaction chimique, les produits sont les substances formées à la suite de la réaction.
Réactifs: Les réactifs sont des substances qui commencent une réaction chimique.Ils interagissent les uns avec les autres pour former de nouvelles substances appelées produits.
Quotient de réaction: Le quotient de réaction (Q) mesure les quantités relatives de produits et de réactifs présents lors d'une réaction à un moment donné.
Équipes: En chimie, les déplacements se réfèrent aux changements de position d'équilibre d'une réaction due aux changements de concentration, de température, de pression ou de volume.Ce concept est régi par le principe de Le Chatelier.
Écurie: En chimie, une substance stable est une substance stable qui n'est pas facilement décomposée ou autrement modifiée chimiquement.
