Головна |
З плином часу швидкість будь-якої реакції, яка вимірюється по убутним концентрацій вихідних речовин, зменшується, так як у міру взаємодії речовин їх концентрації зменшуються. Якщо реакція є оборотною, то одночасно зі зменшенням концентрацій вихідних речовин і, отже, зі зменшенням швидкості прямої реакції буде збільшуватися швидкість зворотної реакції, так як збільшуються концентрації продуктів реакції.
Так, для гомогенної реакції:
aA + bB ? cC + dD,
швидкість прямої реакції:
швидкість зворотної реакції:
Як тільки швидкості обох реакцій стають однаковими, в системі встановлюється динамічна рівновага і подальша зміна концентрації всіх що беруть участь в реакції речовин припиняється.
Таким чином, в стані хімічної рівноваги ми маємо:
Дане співвідношення можна перетворити в такий спосіб:
Отримана формула показує, що при оборотних реакціях рівновага настає тоді, коли відношення твори рівноважних концентрацій речовин, що утворяться до твору рівноважних концентрацій вступають в реакцію речовин, взятих у ступенях, відповідних стехиометрическим коефіцієнтам, стане одно деякої постійної для даної реакції величиною. Ця величина Кс - Константа хімічної рівноваги, що замінює собою відношення двох постійних величин kпр. і kобр.. Ця залежність константи рівноваги з рівноважними концентраціями є виразом закону діючих мас для рівноважних систем.
У разі гетерогенних реакцій в вираз константи хімічної рівноваги, так само, як і в вираз закону діючих мас для швидкості хімічної реакції, не входять концентрації речовин, що знаходяться в твердій фазі.
наприклад:
3Fe(Тв.) + 4H2O(Пар) ? Fe3O4 (тв.) + 4H2 (газ),
Для реакцій, що протікають між газами, константа рівноваги може бути виражена через парціальні тиску газів p:
наприклад:
2NO + O2 ? 2NO2,
Нескладно бачити, що між константою рівноваги, вираженої через рівноважні концентрації (Kc) І константою рівноваги, вираженої через парціальні тиску (Kp) Існує взаємозв'язок:
де Dn - Різниця числа молекул між лівою і правою частинами рівняння.
Відзначимо основні властивості константи рівноваги:
1. Чисельне значення константи рівноваги залежить від природи реагуючих речовин і від температури, але не залежить від концентрацій реагентів (парціальних тисків для газофазних реакцій).
2. Каталізатор не впливає на величину константи рівноваги. Присутність каталізатора в системі лише наближає момент настання рівноваги.
3. Чисельне значення константи рівноваги при стандартних умовах можна знайти з термодинамічних даних, не проводячи хімічних експериментів. Дійсно, з рівняння:
величину K можна обчислити з табличних даних DH0 і DS0:
4. Величина K ніколи не буває рівною нулю або нескінченності, тобто, для будь-якої реакції вихід відрізняється від нуля, хоча становище рівноваги може бути сильно зрушено в будь-яку сторону.
Термодинаміка рівноважних процесів | Вплив температури.
Залежність швидкості реакції від концентрацій реагентів. | Залежність швидкості реакції від температури. | енергія активації | Порядок і молекулярної реакції | Реакції I порядку | Механізми протікання хімічних реакцій | фотосинтез | ферментативний каталіз | Еталони рішення задач | хімічна рівновага |