Izoterma reakcji

Izoterma reakcji (izoterma van ’t Hoffa)

Izoterma reakcji, znana również jako izoterma van ’t Hoffa, opisuje zależność powinowactwa chemicznego reakcji (A) od stałej równowagi (K), stężeń reagentów oraz warunków fizycznych, takich jak temperatura i ciśnienie.

Ogólne równanie reakcji

W przypadku reakcji chemicznej opisanej równaniem:

a A + b B ⇌ c C + d D

izoterma van ’t Hoffa ma postać:

$A\; =\; RT\; (\backslash ln\; \backslash frac\{c\_C^c\; c\_D^d\}\{c\_A^a\; c\_B^b\}\; –\; \backslash ln\; K\_c),$

gdzie:

• $c\_i$ – stężenia molowe reagentów (A, B, C i D),
• $K\_c$ – stała równowagi, iloraz stężeń reagentów w stanie równowagi,
• $R$ – stała gazowa.

Powinowactwo chemiczne

Powinowactwo chemiczne (A) można wyrazić w dwóch warunkach:

• Przy stałej temperaturze i ciśnieniu (T,p = const) przez zmianę entalpii swobodnej Gibbsa (ΔG).
• Przy stałej temperaturze i objętości (T,v = const) przez zmianę energii swobodnej Helmholtza (ΔF).

Stężenia i aktywności

Równanie izotermy dotyczy reakcji w rozcieńczonych roztworach. W przypadku roztworów stężonych zamiast stężeń stosuje się aktywności, a dla reakcji gazowych – ciśnienia cząstkowe.

Przewidywanie kierunku reakcji

Izoterma reakcji pozwala przewidywać kierunek reakcji chemicznych, które dążą do stanu o najniższej energii. Należy jednak pamiętać, że nie określa ona szybkości reakcji, co jest przedmiotem badań kinetyki reakcji, w tym reguły van ’t Hoffa oraz równania Arrheniusa.