Textbook Notes (367,974)
United States (205,928)
Chemistry (38)
CHM 2046 (15)
Christou (14)
Chapter 14

Chapter 14 Chemical Equilibrium.doc

13 Pages
96 Views
Unlock Document

Department
Chemistry
Course
CHM 2046
Professor
Christou
Semester
Spring

Description
CHAPTER 14.  CHEMICAL EQUILIBRIUM Section 14.1 The Concept of Equilibrium Chemical reactions do NOT go to completion (100% products) ­ even those that look like  they do. A reaction will instead reach a point after which the amount of reactants and  products no longer changes with time. This is due to the fact that all reactions are reversible. Example N O  (g)    ⇌   2 NO  (g) 2 4 2               (colorless)       (brown) (⇌ means the reaction goes in both directions) ­­­ Add some colorless N O 2g)4to an empty flask and watch it with time ­ the gas will slowly  go more and more brown as N O (g)2co4verts to brown NO (g).  2 ­­­ After a few minutes, no further color change occurs – “the reaction has reached  equilibrium”. If we analyze the gas, we find it contains both N O  and2NO4. Why does2’t it  keep giving more NO  and going more brown?? Because the rate at which N O  is giving more  2 2 4 NO  2s now the same as the rate of the reverse reaction (2 NO  combin2ng to give N O ). Thus,2 4 the [N 2 ]4and [NO ] c2nc’s do not change. We can  see this in a conc ([ ]) vs time (t) plot.  At any given time t: Rate (forward) = k [Nfwd] 2 4        = ­Δ[N2O 4/Δt 2 Rate (reverse)  = k rev ] 2        = ­Δ[NO 2/Δt (assume reaction is elementary) The plot shows that after a certain time, the  conc’s of all species do not change any more. The  reaction has reached equilibrium. This is a “dynamic  equilibrium”, which means reactions are still  occurring in both directions, but no overall change  in the [ ]’s. Sections 14.2 and 14.3. Equilibrium Constant (K) and Reaction Quotient  (Q)  At equilibrium:         rate (forward) = rate (reverse) 2 ∴ k fwdO 2 =4k [NOrev 2 ∴ k /k  = [NO ] /[N O ] = K fwd rev 2 2 4 ∴ K = k /fwd rev 1 K is the Equilibrium Constant for the reaction  (do NOT confuse equilibrium constant K (capital letter K) with rate constants k  and k   fwd rev (small letter k). Similarly:      H  2g)   + I 2(g)   ⇌   2 HI (g) at equilibrium,    k [H ][I ] = k [HI] 2 fwd 2 2 rev 2 ∴      k fwd =revI] /[H ][I ] =2K 2 The equilibrium constant (K) is a number (no units!) that is determines the relative amounts of  products and reactants at equilibrium: Note (i) **Only temperature, T, can change the value of K (see later)**  (ii) “reactants” are defined as the things on the left, and “products” as the things on the  right of the balanced equation. Now, consider again the reaction:    H  (g)   +  I (g)   ⇌   2 HI (g) 2 22 At equilibrium:   K =  [HI] /[H ][2 ] 2 But, if the reaction is not yet at equilibrium:   [HI] /[H ][I ] =2Q (2 K) Q is the “reaction quotient” or “mass­action expression”  As the reaction proceeds towards equilibrium, Q is changing. When the reaction reaches  equilibrium, Q = K.  Remember!! At equilibrium, Q = K Writing Q and K for any reaction Consider    a A + b B   ⇌ c C + d D Q c= [C] [D]   d a, b, c, d are stoichiometry              a b          [A] [B]   coefficients in the balanced eqn. (Q cmeans Q expressed in [ ]’s). At equilibrium, Q  = c c So, all we have to do is: 1) Write the equation 2 2) Balance it !! 3) Write down Q and K Example 1: N  (g) +23H  (g)   2 ⇌   2NH  3g)     check: it is balanced  ∴ Q =c[NH ] /[3 ][H ]2  (=2K  if atcequilibrium) Example 2:  C 3  8g) + O  2g)  ⇌  CO 2(g) + H O2(g)            check: not balanced, so we must balance it first! C H  (g) + 5O  (g)  ⇌  3CO  (g) + 4H O (g)  3 8 2 2 2  ∴  Q =c[CO ] [2 O] 2[C H ] [3 ]8  (=2K if at ecuilibrium) Note:  i) Q and K are just numbers (i.e. no units) because each conc is divided by standard conc =  1.00 M, so the units (M) cancel. ii) Q and K refer to a balanced reaction as written (important! see below) iii)No matter how many steps the reaction takes to get to products, we need only the  overall balanced equation to get Q and K Section 14.4. The Meaning of the Equilibrium Constant (K) Consider again:       N O  (g)   ⇌   2 NO  (g)   at equilibrium 2 4 2 K =  [NO ]   2              c 2        [N 2 ] 4 If K very large: [NO ] >> [2 O ]   ­ 2e4say the equilibrium lies far to    the right i.e. mainly products (things on the right of equation) If K very small: [NO ] <> 10       products favored (“equilibrium lies to the right”)      K < K    reaction proceeds from right­to­left to reach equil      Q 
More Less

Related notes for CHM 2046

Log In


OR

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


OR

By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.


Submit