evenwichtsconstante definitie
een evenwichtsconstante, Keq, is een variabele die de neiging van een chemische reactie om te voltooien beschrijft, wat betekent dat alle reactanten worden omgezet in producten. Het evenwicht van een reactie is het punt waarop de omzetting van reagentia in producten gelijk is aan de omzetting van producten terug in reagentia.,
evenwichtsconstante overzicht
een grote evenwichtsconstante betekent dat de reactie in de voorwaartse richting verloopt, van reagentia naar producten, totdat bijna alle reagentia in producten zijn omgezet. Een kleine evenwichtsconstante, of wanneer Keq kleiner is dan één, betekent dat de chemische reactie de reactanten zal bevoordelen en de reactie in de tegenovergestelde richting zal gaan. Een evenwichtsconstante van 1 geeft aan dat de reagentia en producten gelijk zullen zijn wanneer de reactie evenwicht bereikt.,
wetenschappers gebruiken de evenwichtsconstante van een vergelijking om beter te begrijpen hoe snel het evenwicht zal worden bereikt, en of het evenwicht reactanten of producten zal bevoordelen. De constante kan worden berekend met behulp van de verhouding van producten tot reagentia wanneer de vergelijking evenwicht heeft bereikt. De evenwichtsconstante wordt vaak weergegeven door de variabele Keq, die wordt gedefinieerd door de evenwichtsconstante expressie die hieronder wordt gezien.,
evenwichtsconstante-expressie voor een reactie
de evenwichtsconstante-expressie beschrijft de concentratie van producten gedeeld door de concentratie van reagentia wanneer de reactie een evenwicht bereikt. Deze uitdrukking is hieronder te zien.
In de reactie: aA + bB <=> cC + dD
elke term beschrijft de concentratie van een reactant of product in de reactie waarbij de chemische stoffen A en B samenkomen om producten C en D., De kleine letters geven het aantal mol van elke chemische stof. De haakjes rond een letter,, geven de concentratie van elke chemische stof aan, en de subscript geeft aan dat de evenwichtsconstante wordt bepaald door de concentratie van elk molecuul bij evenwicht.
J. Willard Gibbs, een beroemde wetenschapper die de energie in reacties bestudeerde, toonde aan dat de evenwichtsconstante direct gerelateerd was aan de hoeveelheid vrije energieverandering die optreedt tijdens een reactie, aangeduid als ∆G., Gibbs toonde aan dat elke reactie een standaard vrije-energie verandering heeft, of ∆G°. Terwijl de totale vrije energieverandering van elke reactie ook wordt bepaald door de beginconcentraties van chemische stoffen, wordt de standaard vrije energie berekend met de onderstaande vergelijking, met behulp van de evenwichtsconstante van de vergelijking.
∆g° = – RTln(Keq)
deze vergelijking laat zien dat de standaard vrije energie verandering gewoon een andere manier is om de drijvende krachten van een reactie te beschrijven, en welke kant ze op zullen gaan., Terwijl de evenwichtsconstante ons vertelt of we meer reactant of producten zullen hebben aan het einde van een reactie, geeft het niet aan hoe snel deze reactie zou plaatsvinden. Dit is bekend als de snelheidsconstante en wordt aangeduid door een kleine letter k. de snelheidsconstante is gerelateerd aan een verscheidenheid van andere vergelijkingen gerelateerd aan de snelheid waarmee reacties plaatsvinden. De evenwichtsconstante is belangrijk voor een aantal biologische reacties, zoals te zien is in de onderstaande voorbeelden.
voorbeelden van evenwichtsconstante
ionisatie van Water
Water is de basis voor al het leven op aarde., Een van de belangrijkste redenen waarom water zo ‘ n goed oplosmiddel is, is het vermogen om waterstofbindingen te vormen met zowel zichzelf als niet-watermoleculen. Niet alleen zorgt dit vermogen ervoor dat water oplost en oplost, maar ook dat water een elektrische stroom kan dragen. Wanneer water, H2O, waterstofbindingen vormt, wordt de waterstof uit de zuurstof getrokken en het molecuul valt uiteen in een waterstofion (h+) en een hydroxide–ion (OH -).
individuele waterstofprotonen bestaan zelden vrij in oplossing en vormen onmiddellijk een binding met het watermolecuul waaraan waterstof is gebonden., Dit vormt een hydroniumion, of H3O+. De evenwichtsconstante voor deze reactie is daarom de concentratie van waterstofionen en hydroxideionen, gedeeld door de concentratie van normale watermoleculen, zoals hieronder te zien is.
de evenwichtsconstante van deze reactie kan worden gemeten door de elektrische geleidbaarheid van water, die wordt bepaald door de concentratie van (H3O+)., Hydroniumionen passeren een elektrisch signaal in de vorm van de overdracht van elektronen, die kan worden gemeten door gevoelige elektrische apparatuur. Zo is de evenwichtsconstante van water gemeten door gevoelig elektrisch materiaal om 1,8 x 10-16 te zijn, wat betekent dat het water een veel hogere kans heeft om de reactant H2O te zijn, in tegenstelling tot het hydroniumion. Het proces is te zien in de afbeelding hieronder.,
cellen, vrije energie en de evenwichtsconstante
hoewel de evenwichtsconstante wordt gemeten wanneer een reactie in evenwicht is, betekent dit niet dat alle reacties zijn toegestaan om ga naar evenwicht. In de cel worden veel reacties voortdurend aangevuld met verschillende chemicaliën, waardoor de reacties van de cellen ver van evenwicht blijven. De evenwichtsconstante beschrijft echter de neiging van deze reagentia om producten te vormen., Sommige reacties zijn exergonisch, wat betekent dat ze energie vrijgeven wanneer ze gebeuren. Deze reacties hebben een hoge evenwichtsconstante en beschrijven hun neiging om producten te worden.
deze reacties hebben ook een positieve verandering in vrije energie, wat betekent dat ze energie afgeven aan reacties om hen heen. Andere belangrijke reacties zijn endergonic, wat betekent dat ze energie nodig hebben om plaats te vinden. Deze reacties hebben een lage evenwichtsconstante en beschrijven hun neiging om als reagentia te blijven. Cellen koppelen deze reacties om de endergone reacties te laten plaatsvinden., Dit kan in vele typische cellulaire reacties worden gezien die de hoge evenwichtsconstante van ATP gebruiken die in ADP omzetten om endergonic reacties, zoals de vorming van proteã nen of vetzuren te drijven.
Geef een reactie