If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ha webszűrőt használsz, győződj meg róla, hogy a *.kastatic.org és a *.kasandbox.org nincsenek blokkolva.

Fő tartalom

A Q reakcióhányados

A Q reakcióhányados definíciója. Hogyan alkalmazhatjuk annak eldöntésére, hogy a reakció várhatóan melyik irányba játszódik le?

Mi a Q?

A Q reakcióhányados a reakció termékeinek és reaktánsainak adott pillanatra jellemző relatív mennyiségét fejezi ki.
Az start text, a, A, end text, plus, start text, b, B, end text, \rightleftharpoons, start text, c, C, end text, plus, start text, d, D, end text reverzibilis reakció esetén, ahol start text, a, end text, start text, b, end text, start text, c, end text és start text, d, end text a rendezett egyenlet sztöchiometriai együtthatói, Q-t a következő képlettel számolhatjuk ki:
Q, equals, start fraction, open bracket, start text, C, end text, close bracket, start superscript, c, end superscript, open bracket, start text, D, end text, close bracket, start superscript, d, end superscript, divided by, open bracket, start text, A, end text, close bracket, start superscript, a, end superscript, open bracket, start text, B, end text, close bracket, start superscript, b, end superscript, end fraction
Ez a kifejezés ismerős lehet, hiszen a Q fogalma nagyon közeli kapcsolatban van a K egyensúlyi állandóval. A K-tól eltérően, ami egyensúlyi koncentrációkon alapul, Q kiszámolható akár egyensúlyban van a reakció, akár nem.
Q értéke elárulja, mi van a reakcióedényben. Mit jelent ez pontosan? Induljunk ki a végletekből. Abban az esetben, amikor csak kiindulási anyagok vannak, a termékek koncentrációja open bracket, start text, C, end text, close bracket, equals, open bracket, start text, D, end text, close bracket, equals, 0. Mivel a számláló nulla, Q, equals, 0. Abban az esetben, ha teljesen végbement a reakció, tehát szinte csak termékek vannak, a képlet nevezőjében open bracket, start text, A, end text, close bracket, equals, open bracket, start text, B, end text, close bracket, ≈, 0, így Q végtelen nagy. Az idő túlnyomó részében a reaktánsok és termékek keveréke van jelen, azonban ne feledd, hogy a nagyon kicsi Q értéknél többnyire reaktánsok, míg a nagyon nagy Q értékeknél többnyire termékek vannak a reakcióedényben.
Egy adott reakció esetén Q és K összehasonlításából megtudjuk, hogy melyik irányba kell a reakciónak lejátszódnia ahhoz, hogy elérje az egyensúlyt. Ez a Le Châtelier-elv másik alkalmazásának tekinthető.

Q alkalmazása annak eldöntésére, hogy a reakció milyen irányban játszódik le

A Le Châtelier-elv alapján tudjuk, hogy ha valamilyen zavaró hatás kibillenti a reakciót az egyensúlyból, akkor az igyekszik visszaállítani azt. Q és K összehasonlításából látjuk, hogy hogyan próbál meg alkalmazkodni — több terméket termel, vagy fogyasztja a terméket, hogy több reagenst állítson elő. Estleg már egyensúlyban van?
Három esetet kell megvizsgálni:
1, point, space, Q, is greater than, K
Emlékezzünk vissza a Q fentebb szereplő képletére. A termékek koncentrációja vagy nyomása szerepel a számlálóban és a reaktánsok koncentrációja vagy nyomása a nevezőben. Abban az esetben, ha Q, is greater than, K, több termék van, mint amennyi az egyensúlyban lenne. Ezért a reakció megpróbálja a termék feleslegének egy részét felhasználni, és a visszairányuló reakciónak kedvezni, hogy elérje az egyensúlyt.
2, point, space, Q, is less than, K
Ebben az esetben a termékek és a kiindulási anyagok aránya kisebb, mint az egyensúlyi rendszerben. Más szóval, a kiindulási anyagok koncentrációja nagyobb, mint amennyi az egyensúlyban lenne; úgy is tekinthetjük, hogy a termékek koncentrációja túl kicsi. Annak érdekében, hogy elérje az egyensúlyt, a reakció az odaalakulásnak kedvez, és megpróbálja felhasználni a kiindulási anyag feleslegének egy részét, hogy több termék keletkezzen.
3, point, space, Q, equals, K
Hurrá! A reakció már egyensúlyban van. A koncentrációk nem változnak, hiszen az oda- és visszaalakulás sebessége megegyezik.

Q szemléltetése

Tudjuk, hogy Q értéke nullától kezdődően (kizárólag kiindulási anyagok/reaktánsok) végtelen nagyig terjedhet (kizárólag termékek). Azt is tudjuk, hogy a reakció úgy szabályozza a koncentrációkat, hogy egyensúlyba kerüljön, ha még nincs egyensúlyban. Úgy is elképzelhetjük, hogy Q összes lehetséges értékével felvázolunk egy számegyenest:
Hogy egy kicsit leegyszerűsítsük a dolgokat, a számegyenest nagyjából három tartományra oszthatjuk. Ha Q, nagyon kicsi, ~10, start superscript, minus, 3, end superscript vagy kevesebb, akkor többnyire reaktánsok vannak jelen. Ha Q közepes, ~10, start superscript, minus, 3, end superscript és 10, cubed közötti értékű, akkor jelentős a termékek és a reaktánsok mennyisége is a reakcióedényben. Végül, ha Q nagy, nagyobb, mint ~10, cubed, akkor többnyire termékek vannak jelen.
Ha Q-t és K-t is ábrázoljuk a számegyenesen, abból, hogy milyen irányban jutunk el Q-tól K-hoz, kiderül, hogy a reakció hogyan próbál egyensúlyba jutni. Abban az esetben, ha jobbra halad, akkor a reakció a termékképződés irányába tolódik el, és az odaalakulás a kedvező. Ha balra, a nulla irányába halad, akkor a reaktánsképződés irányába tolódik, és a visszaalakulás a kedvezményezett.

Példa

Az alábbi koncentrációk esetén mennyi lesz Q értéke?
Ha K, equals, 1, comma, 0, ilyen Q értéknél melyik irányú folyamat a kedvezményezett?
start text, C, O, end text, left parenthesis, g, right parenthesis, plus, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, g, right parenthesis, \rightleftharpoons, start text, C, O, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis, plus, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis
open bracket, start text, C, O, end text, left parenthesis, g, right parenthesis, close bracket, equals, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, g, right parenthesis, close bracket, equals, 1, comma, 0, M
open bracket, start text, C, O, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis, close bracket, equals, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis, close bracket, equals, 15, M
Q-t úgy számíthatjuk ki, hogy felírjuk a rendezett egyenlet alapján a képletet, és beírjuk a megadott koncentrációkat.
Q, equals, start fraction, open bracket, start text, C, O, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis, close bracket, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis, close bracket, divided by, open bracket, start text, C, O, end text, left parenthesis, g, right parenthesis, close bracket, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, g, right parenthesis, close bracket, end fraction, equals, start fraction, left parenthesis, 15, M, right parenthesis, left parenthesis, 15, M, right parenthesis, divided by, left parenthesis, 1, comma, 0, M, right parenthesis, left parenthesis, 1, comma, 0, M, right parenthesis, end fraction, equals, 225
Ha Q-t összehasonlítjuk K-val, láthatjuk, hogy Q, is greater than, K. Ez alapján az egyensúlyhoz képest a termékek feleslegben vannak, ezért a visszaalakulás lesz kedvezményezett.
Ha felrajzoljuk Q és K értékét a számegyenesre, akkor valami ilyesmit kapunk:
Láthatjuk, hogy a Q közel esik ahhoz a tartományhoz, ahol többnyire termékek vannak jelen, ez a tartomány a K-tól jobbra van. Mivel a reakció arra törekszik, hogy a K-hoz közelebb kerüljön, ennek az eltolódásnak az irányába rajzolhatunk egy nyilat. A nyíl Q-ból indul és K-ba mutat, a többnyire reaktánst tartalmazó tartomány irányába. Ez azt jelenti, hogy a visszairányuló reakció a kedvezményezett azért, hogy több reaktáns keletkezzen, és a termékfelesleg felhasználódjon.
Láthatod, hogy a két módszerrel ugyanazt az eredményt kaptuk, így eldöntheted, neked melyik a szimpatikusabb.

Összefoglalás

Annak eldöntésére, hogy melyik folyamat játszódik majd le az egyensúly eléréséhez, összehasonlíthatjuk a Q reakcióhányadost és a K egyensúlyi állandót. Emellett Q felbukkanhat más kémiai témaköröknél és egyéb képletekben is, mivel gyakran foglalkozunk azzal, hogy mi történik a különböző termodinamikai mennyiségekkel, ha nem egyensúlyban vagyunk. Maradj továbbra is velünk!

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Még nincs hozzászólás.
Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.