Cocient de reacció

En química, el cocient de reacció $Q_r$ és una funció del grau de reacció ξ, la proporció relativa de productes i reactius presents en la mescla de reacció en un moment donat. L'expressió del Cocient de Reacció ($Q$) d'una reacció té la mateixa equació que l'expressió de constant d'equilibri per a dita reacció. No obstant, el cocient de reacció es calcula utilisant les concentracions o pressiones en un instant donat, i no les concentracions d'equilibri.

Per a una mescla química en una certa concentració inicial de reactius i productes, és útil conéixer si la reacció evolucionarà "cap a la dreta/en sentit d'alvanç" (aumentant les concentracions dels productes) o si evolucionarà "cap a l'esquerra/en sentit invers" (aumentant les concentracions dels reactius). Considerant una expressió general d'equilibri com:

$mA+nB\mathrm{...}\rightleftharpoons lC+pD\mathrm{...}$

a on $A$, $B$, $C$ i $D$ són les espècies químiques involucrades en esta reacció i $m$, $n$, $l$, i $p$ són els coeficients estequiomètrics per a la reacció, el cocient de reacció, $Q_r$, es definix com:

$Q_r=\frac{{\left\{C_t\right\}}^l{\left\{D_t\right\}}^p\mathrm{...}}{{\left\{A_t\right\}}^m{\left\{B_t\right\}}^n\mathrm{...}}$

a on {$A_t$} indica la activitat instantànea de l'espècie $A$ en un cert instant de temps ($t$) i aixina per a les demés espècies. El cocient de reacció es dona en un instant particular de temps, no necessàriament en el moment en que s'alcança l'equilibri. El cocient de reacció està directament relacionat en el principi de li Châtelier. Per a una reacció en equilibri químic, la constant d'equilibri, $K$, pot definir-se com:

$K=\frac{{\left\{C_{eq}\right\}}^l{\left\{D_{eq}\right\}}^p\mathrm{...}}{{\left\{A_{eq}\right\}}^m{\left\{B_{eq}\right\}}^n\mathrm{...}}$

a on {$A_{eq}$} és l'activitat de l'espècie $A$ quan la mescla està en l'equilibri, etc. Comparant els valors de $Q_r$ i $K$, es pot determinar si la reacció es desplaçarà a la dreta, a l'esquerra, o si la concentració seguirà sent la mateixa (equilibri).

• Si $Q_r<K$: la reacció es desplaçarà cap a la dreta (és dir, en la direcció d'alvanç, i es formaran més productes)

• Si $Q_r>K$: La reacció es desplaçarà a l'esquerra (és dir, en la direcció inversa, i aixina es formaran més reactius)

• Si $Q_r=K$: la reacció està en l'equilibri

La relació del cocient de reacció $Q_r$ en la derivada instantànea de la energia lliure de Gibbs ($\Delta G$) i la variació de l'energia lliure estàndart de Gibbs ($\Delta G^0$) ve donada per:

$\Delta G=\Delta G^0+RT\ln Q_r$