Di Lee Johnson, aggiornato il 30 agosto 2022

Qual è il quoziente di reazione?

Il quoziente di reazione, simboleggiato da Q , è una misura quantitativa delle concentrazioni relative di reagenti e prodotti in una reazione reversibile in qualsiasi istante. Viene calcolata utilizzando lo stesso quadro stechiometrico della costante di equilibrio, ma a differenza di K , si applica ai sistemi che non sono ancora all'equilibrio.

In che modo Q differisce dalla costante di equilibrio (K)

Entrambi Q e K condividono una forma matematica comune:

Q = {[C]^c [D]^d} / {[A]^a [B]^b}

Tuttavia, K è valida solo quando le velocità di reazione diretta e inversa sono uguali, ovvero il sistema è all’equilibrio. Quando una reazione raggiunge l'equilibrio, Q è automaticamente uguale a K , ma prima di quel punto, Q può avere qualsiasi valore, guidandoci verso la direzione in cui si muoverà la reazione.

Calcolo della Q:la formula

Per una reazione generale:

aA + bB <=> cC + dD

Il quoziente di reazione si calcola come:

Q = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)

Punti chiave da ricordare:

• Le parentesi quadre indicano le attività di ogni specie.
• Per i solidi o i liquidi puri, l'attività è 1, quindi possono essere omessi dall'espressione.
• Utilizzare frazioni molari per solventi, pressioni parziali (o molarità) per gas e molarità per soluti.

Calcolo di esempio

Consideriamo la reazione in fase gassosa:

CO(g) + H₂O(g) <=> CO₂(g) + H₂(g)

Dato:

• [CO] =1M
• [H₂O] =1M
• [CO₂] =2 milioni
• [H₂] =2M
• K =1

Poiché tutti i coefficienti stechiometrici sono 1, l'equazione si semplifica in:

Q = ([CO₂][H₂]) / ([CO][H₂O])

Sostituendo i valori:

Q = (2 × 2) / (1 × 1) = 4

Poiché Q (4)> K (1), il sistema ha più prodotti di quanti ne esisterebbero all'equilibrio, indicando uno spostamento verso i reagenti.

Interpretare la domanda

• Q> K :Prodotti in eccesso:la reazione procederà nella direzione inversa per consumare prodotti e formare reagenti.
• Q =K :Si raggiunge l'equilibrio:non si verifica alcun cambiamento netto a meno che non venga applicata una perturbazione esterna (temperatura, pressione, concentrazione).
• Q :Reattivi in eccesso:la reazione si sposterà in avanti per produrre più prodotti.