Закон действия масс. Химическое равновесие

Скорость химической реакции зависит от многих факторов: t, природа веществ, катализаторы, давление и т.д. Но также зависит от концентрации веществ, которые реагируют.

Эта зависимость получила название закона действия масс, сформулированного Гульдбергом и Вааге:

Скорость химической реакции v прямо пропорциональная действующим массам, то есть концентрациям веществ, которые реагируют.

Скорость реакции не остается постоянной, а изменяется на протяжении времени по мере взаимодействия исходных веществ.

Рассмотрим обратимую реакцию

А + В ↔ С + D

Скорость прямой реакции v₁ при постоянных t и Р прямо пропорциональная [A] и [B]:

v₁ = k₁[A][B];

где k₁ - const v прямой реакции, зависит от природы веществ, t и P.

Соответственно

v₂ = k₂[C][D];

k₂ - const v обратной реакции.

По мере взаимодействия А и В их концентрации уменьшаются, ведь уменьшается v₁; наоборот [C] и [D] - увеличиваются, ведь v₂ растет.

В конце концов наступает такой момент, когда v₁ = v₂. При постоянном равновесии скоростей наступает химическое равновесие - физическое содержание понятия равновесия. Другими словами, в единицу времени образуется столько продуктов C и D, сколько в это же время распадается с образованием А и В.

Химическое равновесие есть динамической процесс - реакция не прекращается, а продолжает идти с одинаковой скоростью в прямом и обратном направлении. В момент химического равновесия:

k₁[A][B] = k₂[C][D];

k₁/k₂ = K

Таким образом

Отношение константы скорости прямой реакции к константе скорости обратной реакции есть величина постоянная и называется константой равновесия для данной реакции, при t = const.

Другими словами в состоянии равновесия отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ представляет собой константу равновесия данной реакции - есть величина постоянная - закон действия масс.

Всякое нарушение равновесия (при t и Р = const) путем изменения концентрации любого реагента немедленно приводит к новому состоянию равновесия.

Зная константы равновесия можно теоретически предсказать направление разнообразных химических реакций, которые стремятся к определенному состоянию равновесия.

Так, в нашем примере A + B ↔ C + D,

если К = 10^-3, то соответственно закону действия масс, произведение равновесных концентраций продуктов в 1000 раз меньше, чем произведение концентраций исходных веществ. Равновесие сдвинуто влево, то есть указанная реакция протекает в основном в обратном направлении.

Для реакции типа a + b ↔ c + d, константа равновесия равна:

K = [C]^c [D]^d/ [A]^a [B]^b

Дата добавления: 2014-01-07