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Heterogenous Equilibrium : Ignoring the solution or the solid state molecules when calculating the equilibrium constant.
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- 假如我們想知道
- 接下來這反應的平衡常數
- 氣態的三氟化硼(BF3) 和3…
- 對應每1mol三氟化硼
- 都會有3mol液態水 H2O…
- 而且反應達到平衡
- 這個反應會同時生成或消耗
- 3mol氫氟酸(HF, aq)
- 當然是在溶液裏的
- 它已經溶解在水裏了
- 如果它沒溶解 而是固態
- 你就可以叫它氟化氫(HF, s)
- 一旦溶在水裏 我們就叫它氫氟酸
- 希望我們以後有機會多講一下命名
- 加1mol硼酸(H3BO3)
- 也是溶液
- 它也溶解在水裏了
- H3BO3 在溶液狀態
- 那麽這時平衡常數的表達式
- 會是怎樣的呢？
- 你可能忍不住想說
- 嗯 Sal 這太簡單了吧
- 這個平衡常數
- 你把它放在右手邊
- 那就是老生常談嘛
- 放左邊也是可以的
- 兩種方法都可以
- 但假設你直接把它放在右邊
- 那麽… 它的大小取決於
- 氫氟酸的濃度的…
- HF的濃度
- 或者說HF物質的量濃度的立方
- 乘以硼酸的濃度 H3BO3
- 不要忘了 要知道
- 你會把這個立方
- 是因爲它的機率…
- 爲了使反應按照這個方向進行
- 你得有3個氫氟酸分子
- 和1個硼酸分子很接近
- 如果你看了上集
- 關於平衡常數的推導
- 這是反應
- 發生的機率的表達
- 或者說同一個地方存在這些分子的
- 機率
- 當然 你可以用一個常數來調整這機率式子
- 那其實就是平衡常數的作用
- 但在生成物這邊 或者反應物
- 取決於你從哪個方向看待這個方程
- 除以三氟化硼的物質的量濃度乘…
- 等會兒 這兒我準備換種顏色寫
- H2O的物質的量濃度的立方
- 而當然 指的是液態水
- 就是這樣
- 我們這就寫好了
- 那我要回過頭來考你
- 怎麽算出水的物質的量濃度
- 水的濃度是多少呢？
- 記住啦 濃度就是單位體積的莫耳數
- 那在這種情況下呢？
- 本質上看就是 我把一些三氟化硼氣體
- 丟到水裏
- 就形成了酸溶液
- 其它分子完全溶解在水中
- 那麽這裡溶劑是什麽？
- 是水
- 這大致就是反應發生的狀況
- 但到處都是水
- 水是過量的
- 所以假設你真想算出
- 水的濃度
- 它哪兒都是 我意思是你可以說
- 除了三氟化硼的所有東西
- 但那真是個很大的數
- 如果你從機率的角度看
- 你會說 好
- 爲了讓這個反應導通方向進行
- 我要算出
- 在一定體積中存在一個三氟化硼的原子
- 或者說分子
- 對 是分子
- 存在它的機率
- 同時一定體積裏需要有3mol水
- 但你肯定會說 嘿 哪都是水啊
- 它是溶劑嘛
- 哪都是水
- 所以我就只用考慮
- 三氟化硼的濃度
- 那可以說正反應速率
- 導通方向速率
- 是要取決於某個導通方向常數
- 只要乘上三氟化硼的濃度
- 到處都是水 所以你不必乘
- 不必乘水的濃度
- 因爲無論怎樣 哪都是水
- 所以這是分母
- 不用寫出溶劑
- 所以正確的答案就是
- 你只要寫溶液裏實際溶解的東西
- 因爲老實說 濃度
- 真的不是對啥都有用的
- 家人你用機率的方法來思考
- 那也講得通
- 因爲哪兒都是水
- 如果真這樣看 好 那其實
- 任一個小體積的液體裏存在水的
- 機率是1
- 所以你只要在這兒乘上1
- 但這沒變化
- 現在 下一個反應怎麽樣？
- 任何由不同相態的物質組成的平衡
- 都叫多相平衡
- 那讓我再寫一下多相平衡的例子
- 假設有氣態的水(H2O, g)
- 實際上就是蒸汽
- 這次它不是溶劑了
- 加上固態的碳(C, s)
- 假設到達平衡狀態
- 方程另一邊是氣態的氫氣(H2, g)
- 加上氣態一氧化碳(CO, g)
- 這就是個多相平衡
- 因爲 有氣態又有固態的東西
- 固態 根據定義
- 它不能溶於氣體或
- 或…
- 我們之前講溶液時
- 還講到膠體和懸濁液等混合物
- 但我們現在討論的是溶液
- 根據定義 如果這以固態的形式存在
- 它就沒有溶解
- 如果它溶解了 我們會在這兒寫個aq
- 那它就是溶液
- 如果是正反應
- 這個正反應取決於什麽呢？
- 那導通方向速率 嗯…固體…
- 有一大堆碳堆在這兒
- 那兒有一大塊碳 還有蒸氣
- 它周圍有氣態水
- 如果你取任一體積 尤其是取
- 尤其是取在
- 碳的表面附近
- 那就總會取到碳
- 這其實只和水氣的濃度有關
- 就是它控制了正反應速率
- 所以正反應速率依賴於
- 某常數 乘水氣的濃度
- 然而 算逆反應速率
- 需要有氫氣(H2) 和別的分子
- 我這樣畫吧
- 因爲有兩個氫原子加1個一氧化碳
- 一氧化碳看起來像這樣
- 所以逆反應的速率
- 我們就叫它逆速率吧
- 它等於某常數乘以
- 在相同地方同時存在這兩種分子的
- 機率
- 當然 這種機率涉及到
- 或者說是非常近似
- 這機率依賴於它們的濃度
- 所以這兒是H2的濃度乘…
- 其實這就是發現它們兩者的機率
- 因爲你同時需要這個和那個
- 乘CO的濃度
- 所以當反應達到平衡
- 這兩個數相等
- 這兒有一個r（表示逆反應）
- 那麽這就等於
- 逆反應常數 乘H2乘一氧化碳
- 兩邊同時除以Kr 再除以H2O
- 就得到正反應係數或者叫常數
- 或者叫啥都行
- 除以逆反應常數
- 兩邊同時除以那個
- 就等於…
- 我複製粘貼一下
- 是等於那個除以這個
- 你拿那個除以那個
- 然後我們稱它爲平衡常數
- 因爲它只是兩個未知常數的比
- 所以我們就叫這平衡常數
- 你看其實在平衡反應裏
- 忽略固態物質是很說得過去的
- 所以計算平衡常數時
- 有兩個地方是
- 你應該忽略的…
- 尤其是在一個多相平衡裏
- 你應該忽略溶液
- 不對 不應該叫溶液
- 要忽略溶劑 像第一個例子那樣
- 就是三氟化硼和水那個地方
- 水是溶劑 所以我不管它
- 因爲哪都是水
- 其次你還要忽略固體
- 忽略固體
- 不管怎樣 我們以後很可能要用到這個
- 用在計算平衡常數的時候
- 下集見
- 我們會學習勒夏特列原理