Guldberg, Waag a jejich rovnovážná konstanta
To, že proti sobě zároveň běží dvě opačné reakce a že se dostanou do rovnováhy, ještě neznamená, že reaktantů (\mathrm{V}) a produktů (\mathrm{P}) bude stejně. Zpětná reakce může mít například mnohem vyšší aktivační energii než přímá reakce. To by znamenalo, že se reakce dostanou do rovnováhy až ve chvíli, kdy vznikne hodně produktů a bude zbývat málo reaktantů. Jinými slovy, většina reaktantů se přemění na produkt.
Dobré je, že pokud danou reakci budeš provádět pořád stejně (s reaktanty o stejných koncentracích a při stejné teplotě), budou reaktanty a produkty vždycky ve stejném poměru. Tento poměr se dá vypočítat z rychlostních konstant a pomůže ti předpovědět, jestli vznikne během reakce více reaktantů, nebo více produktů. Řekne ti vlastně to, jestli se reakci vůbec vyplatí provádět.
Ukážu ti to na obecné chemické reakci:
a\mathrm{~A}+b\mathrm{~B}\rightleftarrows c\mathrm{~C}+d\mathrm{~D}
Přeměna reaktantů A a B na produkty, tedy přímá reakce, běží rychlostí \mathrm{v}_1 :
A zároveň zpětná přeměna produktů C a D na reaktanty, tedy zpětná reakce, běží rychlostí \mathrm{v}_2 :
Pokud jsou obě reakce v rovnováze, znamená to, že běží stejnou rychlostí. Tedy že jejich rychlosti jsou si rovny. V tuto chvíli to navenek vypadá, jako by žádná reakce neprobíhala.
\mathrm{v}_1=\mathrm{v}_2
Pokud jsou si rychlosti obou reakcí rovny, a víš, jak jsou obě rychlosti zapsány, pak můžeš napsat:
Jedná se vlastně o prosté dosazení vztahů uvedených výše. Koncentracím látek, při kterých je reakce v rovnováze, se říká rovnovážné koncentrace.
Převedením koncentrací na jednu stranu rovnice a rychlostních konstant \mathrm{k}_1 a \mathrm{k}_2 na druhou stranu rovnice ti vyjde následující vzorec. Ten se podle dvou norských chemiků jmenuje Guldbergův-Waagův zákon chemické rovnováhy:
Vydělením rychlostní konstanty \mathrm{k} rychlostní konstantou \mathrm{k}_2 dostaneš poměr rychlostních konstant, který se nazývá rovnovážná konstanta - \mathrm{K}. To, jestli jsou reakce v rovnováze, můžeš zjistit dosazením koncentrací do vzorce. Pokud bude rovnovážná konstanta větší než jedna, znamená to, že rovnovážná reakce je posunutá směrem k produktům. Naopak pokud bude rovnovážná konstanta menší než 1, pak rovnovážná reakce bude posunuta směrem k reaktantům. Chemici také říkají, že „rovnováha je nakloněna ve prospěch produktů / reaktantů”.
