#分享反應速率與平衡迷思從沒搞懂的化學4-1 | 課業板

哈嘍各位今天來講化學～但今天不是講學校教錯的是學校就算教了你也不太懂的😂😂 有關反應速率與平衡相信這也是很多高中生的惡夢所以今天我來幫各位做一個問題大統整希望你們能夠更加了解💪💪 內容可能有點多😫😫 所以我會分章節解釋 —————————————————————————— 「影響反應速率常數、反應速率、反應平衡常數以及反應平衡的因素到底有什麼？😫😫」這個問題我相信是絕大部分讀到這邊的高中生都搞不清楚的，以下就來給各位完整的解析。在這之前，我必須先提供給各位一個方程式(圖1)，就是「阿瑞尼士方程式」，不用管他是怎麼來的，真的想知道可以上了大學再學習推導，我們只要知道式子內的所有符號代表什麼就好，而阿瑞尼士方程式就是在描述反應速率常數k。 https://i.imgur.com/V6pLkaD.jpg （圖1）因此我們可以發現，「會影響反應速率常數k的有本性、活化能、溫度」，而其中，若反應已經決定，也就是反應物與催化劑都已經決定，本性和活化能就不會再改變了，因此只有溫度能夠影響k值。而若加入或移除催化劑，也會影響活化能，也還是可以影響k值。再來，各位還記得之前學到「反應速率定律式」(它的全名是積分反應速率定律式，名字不重要)嗎？也就是以下(圖2)第一個式子，而我將k以阿瑞尼士方程式的描述代換，就變成下面的第二個式子。 https://i.imgur.com/VdYSY1J.jpg （圖2）至此，我們可以發現，「會影響反應速率的(標紅色)有本性、活化能、溫度、濃度」，所以跟上面一樣，當反應決定，本性和活化能就不再改變，能改變反應速率的只有溫度和濃度，而濃度有很多種表達的形式，像是溶質濃度、氣體壓力，甚至是接觸面積都可以概括的視為濃度(這很好理解，接觸面積越大，可以想成濃度越高)。而也一樣可以透過改變催化劑來影響r。 #註：事實上，在非勻相反應中，接觸面積越大所造成的反應速率增大，不是我上述的「濃度」增大，只是這樣講各位比較好記，其實接觸面積效應應該是包含在k值中的A裡面，也就是「本性」的部分。再來我們講反應平衡常數，先看它的公式推導(圖3)（用米特打不出那些式子，只好打好再截圖了😂😂） https://i.imgur.com/uWZ34Dh.jpg （圖3）所以我們可以知道阿瑞尼士方程式的推廣(圖4)就可以表達出「影響反應平衡常數Kc的因素有本性、反應熱、溫度」，而其中，本性和反應熱都是反應決定後就不能再改變的，即便是變更催化劑也一樣，所以能改變Kc的就只能是溫度。 https://i.imgur.com/PYb8frl.jpg （圖4）最後我們來講如何影響反應平衡。首先，我們要先了解一個概念，也就是濃度商，你會發現濃度商的公式和反應平衡常數的公式一樣，以下有比較(圖5)。 https://i.imgur.com/mbBPa4y.jpg （圖5）當反應決定後，平衡常數在溫度不變的情況下，會保持不變，此時「趨近化學平衡」，就可以比喻成「從現在位置（任意濃度，也包含初濃度）跑到終點（特定濃度函數關係之值）」，也就是濃度商的值會隨著時間而漸漸地等於平衡常數的值，注意這邊，只有值相同，其中的概念是不同的。而當平衡完成，或者說平衡結束，濃度商的值會等於平衡常數的值，即Kc等於Q。那要如何破壞平衡呢？只有兩種方法，就是「改變終點(Kc)或改變現在位置(Q)」，簡單來講，就是使Kc不等於Q，迫使平衡移動。第一種方法，改變終點，也就是改變Kc，那大家還記得怎麼改變Kc嗎？沒錯！只有改變溫度才能改變Kc，欸？可是平衡常數的公式中不是只有濃度嗎？這裡就是大家最常搞混的地方。要理解這裡，我們得要知道，平衡常數公式的主角是誰，當然是Kc！什麼意思？意思就是「在特定溫度下，Kc的值都是固定的，而某一特定濃度之間的函數關係之值等於Kc」，簡單來講，Kc只是代表著平衡時的濃度關係，現在的濃度如何根本不關它的事。所以「改變溫度可以改變終點，也就是改變Kc，而使得平衡被破壞」。第二種方法，改變現在位置，也就是改變Q。大家一定有印象，如果改變平衡系中的某些物種濃度，會使平衡破壞，導致平衡向左或向右進行，沒錯！改變濃度導致的就是使Q改變，也就是改變現在位置，而終點，也就是Kc，在定溫且只改變濃度的情形下，是不會改變的，改變的是原本已經等於Kc的Q，使得平衡移動(方向參考勒沙特列原理)，才能使Q再次等於Kc，所以「改變濃度可以改變現在位置，也就是改變Q，而使得平衡被破壞」。所以綜合以上兩種方法，能夠「影響平衡狀態的有溫度、濃度」。我相信大家一定累了，我來為大家整理一下 1.反應決定前與哪些性質有關反應速率常數k：本性、活化能、溫度反應速率r：本性、活化能、溫度、濃度反應平衡常數Kc：本性、反應熱、溫度 2.反應決定後與哪些性質有關反應速率常數k：溫度反應速率r：溫度、濃度反應平衡常數Kc：溫度 3. 反應決定後若能改變催化劑，與哪些性質有關反應速率常數k：活化能、溫度反應速率r：活化能、溫度、濃度反應平衡常數Kc：溫度 4.破壞平衡：溫度、濃度 #註：本文中的「反應決定後」，包含了反應物與催化劑的決定，有可能你們老師所認為的「反應決定後」不包括催化劑決定，這時你們就要看看你們老師怎麼講的，才不會丟分數。 #註：改變催化劑(catalyst)只會影響活化能Eₐ，並不影響反應熱ΔH，從以下附圖(圖6)就可以看出來。 https://i.imgur.com/Yky8514.jpg （圖6）好啦！總算是結束啦🙃🙃 這篇真的是我打過最累的🤯🤯 不過也算是接下來要出的幾篇裡面最簡單的😅😅 希望能對你們有一點小小小的幫助如果有任何不清楚的歡迎在下面留言☺️☺️ 阿如果有錯字或是哪裡敘述不清還請不吝指正👌 大家掰掰😊😊 —————————————————————————— https://meteor.today/a/0vRMGB?ref=ios 下一篇(4-2)在這🤗🤗