Konstanta kesetimbangan
Konstanta kesetimbangan dari suatu reaksi kimia adalah nilai dari hasil bagi reaksinya pada kesetimbangan kimia, suatu keadaan yang didekati oleh sistem kimia dinamis setelah waktu yang cukup telah berlalu di mana komposisinya tidak memiliki kecenderungan terukur terhadap perubahan lebih lanjut. Untuk satu set kondisi reaksi tertentu, konstanta kesetimbangan tidak bergantung terhadap konsentrasi analitis awal dari spesi reaktan dan produk dalam campuran. Dengan demikian, dengan adanya konsentrasi awal dari suatu sistem, nilai konstanta kesetimbangan yang diketahui dapat digunakan untuk menentukan komposisi sistem pada kesetimbangan. Namun, parameter reaksi seperti suhu, pelarut, dan kekuatan ionik dapat mempengaruhi nilai konstanta kesetimbangan.
Pengetahuan mengenai konstanta kesetimbangan sangat penting untuk memahami berbagai macam sistem kimia, serta proses biokimia seperti transportasi oksigen oleh hemoglobin dalam darah dan homeostasis asam–basa dalam tubuh manusia.
Konstanta kestabilan, konstanta pembentukan, konstanta pengikatan, konstanta asosiasi, dan konstanta disosiasi semuanya merupakan jenis konstanta kesetimbangan.
Untuk suatu sistem yang mengalami reaksi dapat-balik ("reversible") yang dijelaskan melalui persamaan reaksi
suatu konstanta kesetimbangan dinamis, dinyatakan sebagai K, didefinisikan sebagai nilai hasil bagi reaksi "Q" ketika reaksi maju dan mundur terjadi pada laju yang sama. Pada kesetimbangan kimia, komposisi kimia campuran tidak berubah seiring waktu dan perubahan energi bebas Gibbs formula_2 untuk reaksi tersebut adalah nol. Jika komposisi campuran pada kesetimbangan diubah dengan penambahan beberapa pereaksi, posisi kesetimbangan baru akan tercapai, dengan waktu yang cukup. Suatu konstanta kesetimbangan yang terkait dengan komposisi campuran pada kesetimbangan melalui
di mana {X} menyatakan aktivitas termodinamika dari pereaksi X pada kesetimbangan, [X] menyatakan konsentrasinya, dan γ adalah koefisien aktivitasnya. Jika diasumsikan bahwa persamaan koefisien aktivitas, formula_5, adalah konstan dalam berbagai kondisi eksperimen, seperti pH, maka konstanta kesetimbangan dapat diturunkan sebagai persamaan konsentrasi.
Suatu konstanta kesetimbangan terkait dengan energi bebas Gibbs perubahan reaksi standar formula_7 melalui
di mana "R" adalah konstanta gas universal, "T" adalah suhu dalam Kelvin, dan "ln" adalah logaritma alami. Ekspresi ini menunjukkan bahwa formula_9 haruslah merupakan angka murni dan tidak berdimensi, karena logaritma hanya dapat diterapkan pada angka murni.formula_10 haruslah angka murni pula. Di sisi lain, persamaan reaksi pada kesetimbangan
memang memiliki dimensi konsentrasi yang dinaikkan ke beberapa kekuatan (lihat #Dimensionalitas, di bawah). Persamaan reaksi seperti itu sering disebut, dalam literatur biokimia, sebagai konstanta kesetimbangan.
Untuk campuran kesetimbangan gas, konstanta kesetimbangan dapat didefinisikan dalam tekanan parsial atau fugasitas.
Suatu konstanta kesetimbangan memiliki keterkaitan dengan konstanta laju reaksi maju dan mundur, "k" dan "k" pada reaksi yang terlibat dalam kesetimbangan yang terjangkau.
Sangat jarang untuk nilai koefisien aktivitas telah ditentukan secara eksperimen untuk sistem pada kesetimbangan. Ada tiga opsi untuk menghadapi situasi di mana nilai koefisien aktivitas tidak diketahui dari pengukuran eksperimen.
Setiap konstanta kesetimbangan, "K", haruslah tidak berdimensi. Suatu konstanta kesetimbangan berhubungan dengan dengan energi bebas Gibbs perubahan reaksi standar melalui persamaan
Hal ini menunjukkan bahwa "K" haruslah angka murni sehingga logaritma dapat diturunkan.
Dalam kasus kesetimbangan sederhana
konstanta kesetimbangan termodinamis didefinisikan dalam aktivitas termodinamika, {AB}, {A} dan {B}, dari spesi dalam kesetimbangan satu sama lain.
Sekarang, setiap istilah aktivitas dapat dinyatakan sebagai perkalian konsentrasi formula_15 dan koefisien aktivitasnya, formula_16. Maka,
Di mana setiap koefisien aktivitas memiliki dimensi 1/konsentrasi, "K" tetap tak berdimensi. Namun, ketika hasil bagi koefisien ditetapkan sama dengan 1, "K" muncul dengan dimensi 1/konsentrasi.
Inilah yang biasanya terjadi dalam praktek ketika konstanta kesetimbangan dihitung sebagai hasil bagi nilai konsentrasi. Asumsi yang mendasari praktek ini adalah bahwa hasil bagi aktivitas bernilai konstan di bawah kondisi di mana nilai konstanta kesetimbangan ditentukan. Kondisi yang ada biasanya dicapai dengan menjaga suhu reaksi tetap dan dengan menggunakan medium dengan kekuatan ionik yang relatif tinggi sebagai pelarut. Hal ini tidak biasa, khususnya dalam teks-teks yang berkaitan dengan kesetimbangan biokimia, untuk melihat nilai yang dikutip dengan dimensi. Pembenaran untuk praktek ini adalah skala konsentrasi yang digunakan juga bisa dalam mol dm atau mmol dm, sehingga satuan konsentrasi harus dinyatakan berurutan untuk menghindari kerancuan.
Dalam kesetimbangan umum antara dua pereaksi dapat dinyatakan sebagai
dalam kasus dimana konstanta kesetimbangan didefinisikan, dalam hal nilai konsentrasi numerik, maka
Dimensi yang terlihat dari nilai "K" ini adalah konsentrasi; hal ini mungkin dapat ditulis sebagai M atau mM, di mana simbol M menyatakan konsentrasi molar ()