平衡常数
當可逆化学反应达到平衡时，每个产物浓度（或压强）系数次幂的连乘积与每个反应物浓度（或压强）系数次幂的连乘积成正比，这个比值叫做化学平衡常数，简称平衡常数，记作
K
{\displaystyle K}
。平衡时反应进行得越完全，平衡常数就越大。依据勒夏特列原理，平衡常數只受温度影响。
平衡常數的種類[编辑]
以反應
a
A
+
b
B
↔
c
C
+
d
D
{\displaystyle \ a\mathrm {A} +b\mathrm {B} \leftrightarrow c\mathrm {C} +d\mathrm {D} }
为例：
濃度平衡常數[编辑]
濃度平衡常數，代號
K
c
{\displaystyle K_{\mathrm {c} }}
。
適用於氣相或是液相的平衡，以體積莫耳濃度（
[
M
]
{\displaystyle [M]}
）表示各成分的濃度：
K
c
=
[
C
]
c
[
D
]
d
[
A
]
a
[
B
]
b
{\displaystyle K_{\mathrm {c} }={\frac {[C]^{c}[D]^{d}}{[A]^{a}[B]^{b}}}}
壓強平衡常數[编辑]
壓強平衡常數，代號
K
p
{\displaystyle K_{\mathrm {p} }}
僅適用於氣相平衡，以分壓表示各成分的濃度：
K
p
=
P
C
c
P
E
e
P
A
a
P
B
b
{\displaystyle K_{\mathrm {p} }={\frac {P_{C}^{c}P_{E}^{e}}{P_{A}^{a}P_{B}^{b}}}}
濃度平衡常數和壓強平衡常數的關係[编辑]
K
p
=
K
c
(
R
T
)
Δ
n
{\displaystyle K_{\mathrm {p} }=K_{\mathrm {c} }(RT)^{\Delta n}}
其中
Δ
n
=
(
c
+
d
)
−
(
a
+
b
)
{\displaystyle \Delta n=(c+d)-(a+b)}
證明過程[编辑]
根據理想氣體反應方程式
p
V
=
n
R
T
{\displaystyle pV=nRT}
同除以體積
p
=
n
V
R
T
=
C
M
R
T
{\displaystyle p={\frac {n}{V}}RT=C_{M}RT}
其中
C
M
=
n
V
{\displaystyle C_{M}={\frac {n}{V}}}
為體積莫耳濃度，所以
p
(
A
)
=
C
M
(
A
)
R
T
{\displaystyle p(\mathrm {A} )=C_{M}(\mathrm {A} )RT}
...
代入
K
p
{\displaystyle K_{\mathrm {p} }}
即可得到此式
單位[编辑]
K
c
{\displaystyle K_{\mathrm {c} }}
：
m
o
l
Δ
n
{\displaystyle \mathrm {mol} ^{\Delta n}}
，常常省略不寫。
K
p
{\displaystyle K_{\mathrm {p} }}
：
a
t
m
Δ
n
{\displaystyle \mathrm {atm} ^{\Delta n}}
或是
m
m
H
g
Δ
n
{\displaystyle \mathrm {mmHg} ^{\Delta n}}
或是
P
a
Δ
n
{\displaystyle \mathrm {Pa} ^{\Delta n}}
，常常省略不寫。
意義[编辑]
平衡常數大，表示達到平衡時，大部分的反應物轉成生成物，生成物产率高，反应物转化率也高，反之亦然。
平衡常數只和溫度、溶劑種類、本性有關，而与反应速率、体系压强等无关。反应速率受速率常数影响，当正逆反应速率相等时，反应达到平衡，此时速率常数之比恰为平衡常数。
是否達到平衡，可以与反应商（Q，分为浓度商和压强商）來比較
Q
>
K
{\displaystyle Q>K}
生成物濃度太高，未達到平衡，反應將向左移動，直到
Q
=
K
{\displaystyle Q=K}
，才達平衡。
Q
<
K
{\displaystyle Q 反應物濃度太高，未達到平衡，反應將向右移動，直到 Q = K {\displaystyle Q=K} ，才達平衡。 Q = K {\displaystyle Q=K} 反應已達到平衡狀態。 寫法[编辑] 通常，固体和纯液体不计入平衡常数。 例如： CaCO 3 ( s ) ↽ − − ⇀ CaO ( s ) + CO 2 ( g ) {\displaystyle {\ce {CaCO3(s) <=> CaO(s) + CO2(g)}}} 因為碳酸鈣和氧化鈣都是固體，其濃度正比於其密度，在化學平衡的定溫情況下為定值，不會影響平衡狀態與平衡常數，所以 K c = [ C O 2 ] {\displaystyle K_{\mathrm {c} }=[CO_{2}]} 又如： Zn ( s ) + 2 Ag + ( aq ) ↽ − − ⇀ Zn 2 + ( aq ) + 2 Ag ( s ) {\displaystyle {\ce {Zn(s) + 2Ag+ (aq) <=> Zn^2+ (aq) + 2Ag(s)}}} K c = [ Z n 2 + ] [ A g + ] 2 {\displaystyle K_{\mathrm {c} }={\frac {[\mathrm {Zn} ^{2+}]}{[\mathrm {Ag} ^{+}]^{2}}}} I 2 ( s ) ↽ − − ⇀ I 2 ( CCl 4 ) {\displaystyle {\ce {I2(s) <=> I_{2}(CCl_4)}}} K c = [ I 2 ] ( C C l 4 ) {\displaystyle K_{\mathrm {c} }=\mathrm {[I_{2}](CCl_{4})} } C ( s ) + CO 2 ( g ) ↽ − − ⇀ 2 CO ( g ) {\displaystyle {\ce {C(s) + CO2(g) <=> 2CO(g)}}} K c = [ C O ] 2 [ C O 2 ] {\displaystyle K_{\mathrm {c} }={\frac {[CO]^{2}}{[CO_{2}]}}} 查论编化学平衡概念 酸度系数 结合常数 结合选择性 缓冲溶液 化学平衡 化学稳定性 解离常数 分配系数 分配比 動態平衡 平衡常数 平衡解折叠 平衡级 哈米特酸度函数 亨利定律 液-液萃取 相图 优势区域图 相律 反应商 溶解平衡 配合物稳定常数 熱力學平衡 汽液平衡 勒沙特列原理