Räkna ut jämviktskonstanten, med substansmängd istället för koncentration

Om det finns lika många mol partiklar totalt på reaktantsidan som på produktsidan, så kommer volymerna att vara upphöjt till lika mycket i täljaren som i nämnaren i jämviktsuttrycket, och då kommer volymerna att ta ut varandra. I dessa fall kan man räkna med substansmängder i stället för koncentrationer.

Om vi tittar på esterjämvikten, t ex (som är balanserad!) så ser vi att om man har 1 mol etanol (bättre att skriva det som CH5OH C2H5OH) och 1 mol etanol syra på reaktantsidan, alltså 2 mol totalt, och 1 mol vatten och 1 mol ester på produktsidan, alltså OCKSÅ 2 mol totalt. Ställer vi upp jämviktsekvationen får viK = [alkohol][syra]/([vatten][ester]), så enheten på jämviktskonstanten blir dimensionslös och volymen spelar ingen roll.

Det fungerar precis likadant i den andra reaktionen, $CO + H_2O \Leftrightarrow CO_2 + H_2$ - lika många mol totalt före som efter, jämviktskonstanten blir dimensionslös och man kan räkna med substansmängderna.

EDIT: skrev rätt formel för etanol, och skrev syra är jag menade det

Smaragdalena skrev :

Om det finns lika många mol partiklar totalt på reaktantsidan som på produktsidan, så kommer volymerna att vara upphöjt till lika mycket i täljaren som i nämnaren i jämviktsuttrycket, och då kommer volymerna att ta ut varandra. I dessa fall kan man räkna med substansmängder i stället för koncentrationer.

Om vi tittar på esterjämvikten, t ex (som är balanserad!) så ser vi att om man har 1 mol etanol (bättre att skriva det som CH5OH) och 1 mol etanol på reaktantsidan, alltså 2 mol totalt, och 1 mol vatten och 1 mol ester på produktsidan, alltså OCKSÅ 2 mol totalt. Ställer vi upp jämviktsekvationen får viK = [alkohol][syra]/([vatten][ester]), så enheten på jämviktskonstanten blir dimensionslös och volymen spelar ingen roll.

Det fungerar precis likadant i den andra reaktionen, $CO + H_2O \Leftrightarrow CO_2 + H_2$ - lika många mol totalt före som efter, jämviktskonstanten blir dimensionslös och man kan räkna med substansmängderna.

Tack för ett bra svar! Ser nu att formeln jag hade skrivit är balanserad, det underlättar.

Jag tänker att om man skriver etanol som CH5OH så blir det plötsligt inte lika många C i vänster led som höger led och den är därför inte balanserad? Eller tänker jag fel?

Om jag förstår rätt så är det alltså att K inte får någon enhet(?)/storhet(?) när M (molar) tar ut varandra när man dividerar exempelvis [alkohol][syra]/([vatten][ester]  för att få ut jämviktskonstanten?

Att exempelvis K kan få enheten/storheten(?) m^-1 är för mig väldigt abstrakt och det begriper jag inte riktigt.

CO+H2O⇔CO2+H2 .Om låt säga det istället hade varit CO+H2O⇔CO2+2H2 här, observera det extra 2:an framför H2. Hade det då alltså inte längre gått att enbart räkna med substansmängd längre? Eller vad händer då?

Ett exempel på en reaktion där volymen saknar betydelse:

$CO+H_{2}O\rightleftharpoons C{O}_2+H_2$

$$\begin{gathered} K=\frac{\left[C{O}_2\right]\left[H_2\right]}{\left[CO\right]\left[H_{2}O\right]}=\frac{{\displaystyle \frac{n_{CO2}}{V}}·{\displaystyle \frac{n_{H2}}{V}}}{{\displaystyle \frac{n_{CO}}{V}}·{\displaystyle \frac{n_{H2O}}{V}}}= \\ =\frac{V·V·n_{CO2}·n_{H2}}{V·V·n_{CO}·n_{H2O}}=\frac{n_{CO2}·n_{H2}}{n_{CO}·n_{H2O}} \end{gathered}$$

Ett exempel där volymen har betydelse:

$C{H}_4+H_{2}O\rightleftharpoons CO+3H_2$

$$\begin{gathered} K=\frac{\left[CO\right][H_2{]}^3}{\left[C{H}_4\right]\left[H_{2}O\right]}=\frac{{\displaystyle \frac{n_{CO}}{V}}·{\displaystyle \frac{{n_{H2}}^3}{V^3}}}{{\displaystyle \frac{n_{CH4}}{V}}·{\displaystyle \frac{n_{H2O}}{V}}}= \\ =\frac{V·V·n_{CO}·{n_{H2}}^3}{V·V^3·n_{CH4}·n_{H2O}}=\frac{n_{CO}·{n_{H2}}^3}{V^2·n_{CH4}·n_{H2O}} \end{gathered}$$

Som du ser går det endast att förkorta bort volymen helt i den första reaktionen, men inte i den andra. Så länge det är lika många partiklar på reaktantsidan som på produktsidan kommer volymen gå att förkorta bort. Då kan man använda substansmängderna istället.

Teraeagle skrev :

Ett exempel på en reaktion där volymen saknar betydelse:

$CO+H_{2}O\rightleftharpoons C{O}_2+H_2$

$$\begin{gathered} K=\frac{\left[C{O}_2\right]\left[H_2\right]}{\left[CO\right]\left[H_{2}O\right]}=\frac{{\displaystyle \frac{n_{CO2}}{V}}·{\displaystyle \frac{n_{H2}}{V}}}{{\displaystyle \frac{n_{CO}}{V}}·{\displaystyle \frac{n_{H2O}}{V}}}= \\ =\frac{V·V·n_{CO2}·n_{H2}}{V·V·n_{CO}·n_{H2O}}=\frac{n_{CO2}·n_{H2}}{n_{CO}·n_{H2O}} \end{gathered}$$

 

Ett exempel där volymen har betydelse:

$C{H}_4+H_{2}O\rightleftharpoons CO+3H_2$

$$\begin{gathered} K=\frac{\left[CO\right][H_2{]}^3}{\left[C{H}_4\right]\left[H_{2}O\right]}=\frac{{\displaystyle \frac{n_{CO}}{V}}·{\displaystyle \frac{{n_{H2}}^3}{V^3}}}{{\displaystyle \frac{n_{CH4}}{V}}·{\displaystyle \frac{n_{H2O}}{V}}}= \\ =\frac{V·V·n_{CO}·{n_{H2}}^3}{V·V^3·n_{CH4}·n_{H2O}}=\frac{n_{CO}·{n_{H2}}^3}{V^2·n_{CH4}·n_{H2O}} \end{gathered}$$

 

Som du ser går det endast att förkorta bort volymen helt i den första reaktionen, men inte i den andra. Så länge det är lika många partiklar på reaktantsidan som på produktsidan kommer volymen gå att förkorta bort. Då kan man använda substansmängderna istället.

Det är någon sak jag inte hänger med på.

När du säger partiklar vad menas då? Jag ser att det är 6H vänster led och 6H höger led, alltså lika många. Är det att det är totalt två molekyler vänster led och totalt 4 molekyler höger led som betyder att det inte är lika många partiklar?

Om man skall ge en förklaring i ett svar på en uppgift utan att nödvändigtvis hänvisa matematiskt, kan man kortfattat säga att volymerna "tar ut" varandra och det därför går att räkna med substansmängd?

Och hur hamnade V^3 i nämnaren?

Precis, partiklar = molekyler i det här fallet.

Teraeagle skrev :

Precis, partiklar = molekyler i det här fallet.

Och hur hamnade V^3 i nämnaren?

Räkneregeln

$\frac {\frac {a}{b}}{\frac {c}{d}} = \frac {ad}{bc}$

Teraeagle skrev :

Räkneregeln

$\frac {\frac {a}{b}}{\frac {c}{d}} = \frac {ad}{bc}$

Nu börjar dimman lätta för mig. Tack för hjälpen!