Химическое равновесие

Необратимые и обратимые реакции.

О химическом равновесии

Кинетические представления

ЛЕКЦИЯ 10

Когда при химическом взаимодействии хотя бы одно из веществ расходуется полностью, реакцию считают необратимой, протекающей до конца.

К необратимым принято относить взаимодействия между веществами, в результате которых образуются осадки, газы и малодиссоциирующие вещества.

Множество химических реакций протекает обратимо. Их особенность состоит в том, что они не идут до конца, в системе всегда остается каждое из исходных веществ.

Реакцию, протекающую вправо, называют прямой, а влево - обратной. Если в системе скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции , состояние системы называется химическим равновесием. Таким образом, кинетически условием химического равновесия является равенство

. (35)

Если равенство (35) является кинетическим условием равновесия, то равенство (DG)р,т=0 - термодинамическим условием химического равновесия. Если (DG)р,т =0, скорость прямой реакции при данных р и Т равна скорости обратной реакции . Неравенству(DG)р,т <0 отвечает неравенство , при этом самопроизвольно идет прямая реакция и в системе накапливаются продукты реакции. Наоборот, когда (DG)р,т >0. скорость обратной реакции больше, чем прямой: . Самопроизвольно при этом идет обратный процесс, и концентрация продуктов реакции в системе понижается.

Химическое равновесие характеризуется постоянным и вполне определенным для данных условий соотношением равновесных концентраций всех веществ, участвующих во взаимодействии.

Величина, равная отношению произведения равновесных концентраций продуктов реакций к произведению равновесных концентраций исходных веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов, называется константой равновесия химической реакции и обозначается К_C.

Для обратимой реакции, протекающей в гомогенной системе (где все вещества жидкости или газы),

константа равновесия имеет вид

. (36)

Выражение (36) является записью закона действующих масс для обратимых реакций. Его можно вывести исходя из кинетических представлений:

(37)

или

.

С учетом (36) получим

. (38)

Время

Рис. 15

При заданной температуре константа равновесия химической реакции равна отношению констант скоростей прямого и обратного процессов. Константа равновесия так же, как и константы скоростей k₁ и k₂, зависит от природы реагентов, температуры и не зависит от исход исходных концентраций в системе.

Концентрации газообразных веществ в выражении (36) могут быть сменены равновесными парциальными давлениями этих веществ:

_. (39)

Если обратимая реакция протекает в гетерогенной системе, то константа равновесия Кр равна отношению равновесных парциальных давлений газообразных веществ и не зависит от абсолютного и относительного количеста веществ, находящихся в конденсированном виде.

Дата добавления: 2014-01-06