Oreka kimikoari buruzko galdera-adibideak
Oreka kimikoa kimikan kontzeptu garrantzitsua da, erreakzio kimiko bateko aurreranzko eta atzeranzko erreakzioen abiadurak berdinak diren egoera deskribatzen duena. Baldintza honetan, erreaktiboen eta produktuen kontzentrazioak konstante mantentzen dira. Artikulu honek hainbat arazo-adibide eta haien irtenbideak emango ditu oreka kimikoaren kontzeptua ulertzen laguntzeko.
Oreka Kimikoaren Oinarrizko Kontzeptuak
Oreka kimikoa gertatzen da erreakzio kimiko bat modu itzulgarrian edo bi noranzkoetan gerta daitekeenean. Erreakzio itzulgarri bat honela sinbolizatu daiteke:
\[ \text{aA} + \text{bB} \rightleftarpoons \text{cC} + \text{dD} \]
Non:
– A eta B erreaktiboak dira,
– C eta D produktuak dira,
– a, b, c eta d substantzia bakoitzaren koefiziente estekiometrikoak dira.
Oreka lortzen denean, aurreranzko erreakzioaren abiadura (produktuak sortzea) alderantzizko erreakzioaren abiaduraren (erreaktiboak sortzea) berdina da. Puntu honetan, erreakzioa dinamikoki jarraitzen duen arren, substantzia guztien kontzentrazioak aldatu gabe mantentzen dira.
Oreka-konstantea (K)
Goiko erreakzioaren oreka-konstantea \(K_c\) honela adieraz daiteke:
K_c = \frac{{[\text{C}]^c [\text{D}]^d}}{{[\text{A}]^a [\text{B}]^b}}
Non [X] X substantziaren kontzentrazio molarra den. Gas-orekan dauden presio partzialak erabiltzean, oreka-konstantea \(K_p\) gisa adierazten da.
Oreka Kimikoaren Adibide Galderak
1. galdera: Kontzentrazio-datuekin egindako erreakzioak
N₂ mol 1 eta H₂ mol 3 litroko ontzi batean jartzen dira tenperatura jakin batean. Erreakzioa honela gertatzen da:
\[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
Oreka lortu ondoren, 0,8 mol N₂ aurkitzen dira. Kalkulatu oreka konstantea \(K_c\).
Eztabaida:
1. Zehaztu kontzentrazioaren aldaketa:
Hasieran, mol kopurua hau da:
– \([\text{N}_2]_{hasierakoa} = 1 \, \text{mol/L}\]
– \([\text{H}_2]_{hasierakoa} = 3 \text{mol/L}\]
– \([\text{NH}_3]_{hasiera} = 0 \, \text{mol/L}\]
Orekan, mol kopurua:
– \([\text{N}_2] = 0,8 \, \text{mol/L}\]
N₂-ren aldaketa = 1 – 0,8 = 0,2 mol/L
2. Aldaketen estekiometria:
\[
\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)
\]
Beraz, H₂ eta NH₃-ren aldaketak:
– ([H2] = 3 ± 0,2 = 0,6 mol/L)
– ([NH3] = 2 ± 0,2 = 0,4 mol/L)
Mol-oreka:
– ([H2] = 3 – 0,6 = 2,4 mol/L)
– ([NH3] = 0 + 0,4 = 0,4 mol/L)
3. Kalkulatu \(K_c\):
\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3}
\]
Ordezkatu balioak:
– ([NH3 = 0,4 mol/L)]
– \([\text{N}_2] = 0,8 \, \text{mol/L}\]
– ([H_2] = 2,4 mol/L)
\[
K_c = \frac{(0,4)^2}{(0,8)(2,4)^3}
\]
\[
= \frac{0,16}{0,8 \cdot 13,824}
\]
\[
= \frac{0,16}{11,0592}
0,0145 inguru
\]
2. galdera: Kontzentrazio-aldaketen eragina
N₂O₄(g) kantitate bat 2NO₂(g) bihurtzen da ontzi itxi batean. Tenperatura jakin batean, oreka konstantea \(K_c\) 0,36 da. N₂O₄(g)-ren hasierako kontzentrazioa 1,0 M bada eta hasieran NO₂(g) ez badago, kalkulatu NO₂(g)-ren kontzentrazioa orekan.
Eztabaida:
1. ICE taula erabiliz:
\[
\begin{lerrokatu}
\text{Erreakzioa:} & \ \ \text{N}_2\text{O}_4(g) \rightleftharpoons 2\text{NO}_2(g) \\
\text{Hasierakoa:} & \ \ [\text{N}_2\text{O}_4]_{0} = 1.0 \, \text{M}, \ [\text{NO}_2]_{0} = 0 \\
\text{Aldaketa:} & \ \ [\text{N}_2\text{O}_4]_{eq} = 1.0 – x, \ [\text{NO}_2]_{eq} = 2x \\
\end{lerrokatu}
\]
2. \(K_c\)rekin konektatzea:
\[
K_c = \frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}
= \frac{(2x)^2}{1.0 – x}
= \frac{4x^2}{1 – x}
\]
3. Zehaztu x:
\[
K_c = 0,36
\]
Beraz, ordezkapena:
\[
0,36 = \frac{4x^2}{1 – x}
\]
Biderketa gurutzatua:
\[
0,36(1 – x) = 4x^2
\]
\[
0,36 – 0,36x = 4x^2
\]
Mugitu dena alde batera:
\[
4x^2 + 0,36x – 0,36 = 0
\]
4. Ekuazio koadratikoak ebaztea:
Erabili formula koadratikoa:
\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 – 4ac}}{2a}
\]
Non a = 4, b = 0,36 eta c = -0,36 diren:
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{(0,36)^2 – 4(4)(-0,36)}}{2(4)}
\]
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{0,1296 + 5,76}}{8}
\]
\[
x = \frac{-0,36 \pm \sqrt{5,8896}}{8}
\]
Kontzentrazioa ezin denez negatiboa izan, erro positiboa aukeratuko dugu:
\[
x \gutxi gorabehera 0,36
\]
5. NO₂ kontzentrazioa:
\[
[\text{NO}_2]_{eq} = 2x = 2 \cdot 0,36 = 0,72 \, \text{M}
\]
Ondorioa
Oreka kimikoa ulertzea funtsezkoa da sistema kimiko batek baldintza jakin batzuetan nola erreakzionatuko duen aurreikusteko. Praktikarekin eta ulermen sakon batekin, kontzeptu honekin lotutako problemak konpondu, sistema baten azken egoera deskribatu eta erreakzio kimikoen dinamika ulertu dezakegu sistema itxi batean. Oreka-konstantea (K_c) ezagutzeak eta erabiltzeak errazagoa egingo du orekan dagoen sistema bateko espezie guztien kontzentrazioak aurreikustea.
