Constante d’équilibre

Constante d’équilibre Définition

Une constante d’équilibre, Keq, est une variable qui décrit la tendance d’une réaction chimique à se terminer, ce qui signifie que tous les réactifs sont convertis en produits. L’équilibre d’une réaction est le point auquel la conversion des réactifs en produits équivaut à la conversion des produits en réactifs.,

Aperçu de la constante d’équilibre

Une grande constante d’équilibre signifie que la réaction se déroule dans la direction avant, des réactifs aux produits, jusqu’à ce que presque tous les réactifs aient été convertis en produits. Une petite constante d’équilibre, ou lorsque Keq est inférieur à un, signifie que la réaction chimique favorisera les réactifs et que la réaction se déroulera dans la direction opposée. Une constante d’équilibre de 1 indique que les réactifs et les produits seront égaux lorsque la réaction atteindra l’équilibre.,

Les scientifiques utilisent la constante d’équilibre d’une équation pour mieux comprendre à quelle vitesse l’équilibre sera atteint et si l’équilibre favorisera les réactifs ou les produits. La constante peut être calculée en utilisant le rapport des produits aux réactifs lorsque l’équation a atteint l’équilibre. La constante d’équilibre est souvent représentée par la variable Keq, qui est définie par l’expression de la constante d’équilibre vue ci-dessous.,

Expression Constante d’équilibre Pour une réaction

L’expression constante d’équilibre décrit la concentration de produits divisée par la concentration de réactifs lorsque la réaction atteint l’équilibre. Cette expression peut être vue ci-dessous.

Dans la réaction: aA + bB <=> cC + dD

Chaque terme décrit la concentration d’un réactif ou d’un produit de la réaction au cours de laquelle des produits chimiques A et B se combinent pour produire des produits C et D., Les lettres minuscules indiquent le nombre de grains de beauté de chaque produit chimique. Les crochets autour d’une lettre, indiquer la concentration de chaque substance chimique, et l’indice indique que la constante d’équilibre est déterminée par la concentration de chaque molécule à l’équilibre.

J. Willard Gibbs, un scientifique célèbre qui a étudié l’énergie présente dans les réactions, a montré que la constante D’équilibre était directement liée à la quantité de changement d’énergie libre qui se produit pendant une réaction, notée G G., Gibbs a montré que chaque réaction a un changement d’énergie libre standard, ou ∆G°. Alors que la variation totale de l’énergie libre de chaque réaction est également régie par les concentrations initiales de produits chimiques, l’énergie libre standard est calculée avec l’équation ci-dessous, en utilisant la constante d’équilibre de l’équation.

∆G° = -RTln(Keq)

Cette équation montre que le changement d’énergie libre standard est simplement une autre façon de décrire les forces motrices d’une réaction, et de quelle façon elles vont procéder., Bien que la constante d’équilibre nous indique si nous aurons plus de réactif ou de produits à la fin d’une réaction, elle ne laisse pas entendre à quelle vitesse cette réaction aurait lieu. Ceci est connu comme la constante de vitesse et est noté par un k minuscule. la constante de vitesse est liée à une variété d’autres équations liées à la vitesse à laquelle les réactions se produisent. La constante d’équilibre est importante pour un certain nombre de réactions biologiques, comme on le voit dans les exemples ci-dessous.

exemples de constante D’équilibre

ionisation de l’eau

L’eau est la base de toute vie sur Terre., L’une des principales raisons pour lesquelles l’eau est un si bon solvant est sa capacité à former des liaisons hydrogène avec elle-même et des molécules non aqueuses. Non seulement cette capacité permet à l’eau de dissoudre et de diffuser les solutés, mais permet également à l’eau de transporter un courant électrique. Lorsque l’eau, H2O, forme des liaisons hydrogène, l’hydrogène est retiré de l’oxygène et la molécule se dissocie en un ion hydrogène (H+) et un ion hydroxyde (OH–).

les protons d’hydrogène individuels existent rarement librement en solution et forment immédiatement une liaison avec la molécule d’eau à laquelle l’hydrogène a été lié., Cela forme un ion hydronium, ou H3O+. La constante d’équilibre de cette réaction est donc la concentration d’ions hydrogène et d’ions hydroxyde, divisée par la concentration de molécules d’eau normales, comme on le voit ci-dessous.

La constante d’équilibre de cette réaction peut être mesurée par la conductivité électrique de l’eau, qui est déterminée par la concentration de (H3O+)., Les ions hydronium transmettent un signal électrique sous la forme d’un transfert d’électrons, qui peut être mesuré par un équipement électrique sensible. Ainsi, la constante d’équilibre de l’eau a été mesurée par un équipement électrique sensible à 1,8 x 10-16, ce qui signifie que l’eau a une probabilité beaucoup plus élevée d’être le réactif H2O, par opposition à devenir l’ion hydronium. Le processus peut être vu dans l’image ci-dessous.,

les Cellules, l’Énergie Libre, et la Constante d’Équilibre

Bien que la constante d’équilibre est mesurée lorsqu’une réaction est à l’équilibre, cela ne signifie pas que toutes les réactions sont autorisés à procéder à l’équilibre. Dans la cellule, de nombreuses réactions sont constamment réapprovisionnées en divers produits chimiques, ce qui maintient les réactions des cellules loin de l’équilibre. La constante d’équilibre, cependant, décrit la tendance de ces réactifs à former des produits., Certaines réactions sont exergoniques, ce qui signifie qu’elles libèrent de l’énergie lorsqu’elles se produisent. Ces réactions ont une constante d’équilibre élevée, décrivant leur tendance à devenir des produits.

on peut également dire que ces réactions ont un changement positif dans l’énergie libre, ce qui signifie qu’elles dégagent de l’énergie aux réactions qui les entourent. D’autres réactions importantes sont endergoniques, ce qui signifie qu’elles nécessitent de l’énergie pour avoir lieu. Ces réactions ont une faible constante d’équilibre, décrivant leur tendance à rester comme réactifs. Les cellules couplent ces réactions pour permettre aux réactions endergoniques d’avoir lieu., Cela peut être vu dans de nombreuses réactions cellulaires typiques qui utilisent la constante d’équilibre élevée de la conversion de L’ATP en ADP pour conduire des réactions endergoniques, telles que la formation de protéines ou d’acides gras.