13: Kjemisk likevekt

Basert på atomær og molekylær struktur - masser, treghetsmomenter, bindingslengder og bindingsstyrker - utledes betingelser for kjemisk likevekt i gassfase via partisjonsfunksjoner. Disse betingelsene uttrykkes i form av en likevektskonstant K, som har formen \(K = N_A/N_B\) for enkle tokomponentsystemer, men er mer komplisert for reaksjoner med flere specier. Likevektskonstantens temperaturavhengighet utledes og uttrykkes i form av van’t Hoffs ligning. Dette generaliseres til et uttrykk for hvordan den frie energien til et vilkårlig system avhenger av temperaturen med Gibbs-Helmholtz-ligningen. Trykkavhengigheten til likevektskonstanten utledes også.

Van’t Hoffs ligning

\[ \left(\frac{\partial K_p}{\partial (1/T)}\right) = -\frac{\Delta h^0}{k} \]

Her er \(K_p\) likevektskonstanten
\(T\) temperatur i Kelvin
\(\delta h^0\) forskjellen i entalpi per molekyl mellom to sider av en reaksjonsligning
\(k\) boltzmann-konstanten

Gibbs-Helmholtz-ligningen