1. .Константа химического равновесия

Если все участники реакции являются газообразными веществами, то вместо равновесных концентраций удобнее пользоваться равновесными парциальными давлениямикомпонентовР_А,Р_В,Р_С и Р_D, тогда закон действующих масс примет вид:

Обратите внимание. Для гетерогенных реакций закон действующих масс выполняется при условии, что вуравнения констант равновесия не входят равновесные концентрации (парциальные давления) твердых исходных веществ и продуктов реакции. Н-р, для гетерогенной реакции:

С_графит+ 2Н₂О_газСО₂+ 2Н₂

константа равновесия К выражается уравнением:

.

Для реакции: 3Fe + 4H₂O_пар Fe₃O₄ + 4H₂ К =.

Константа равновесия представляет собой отношение констант скоростей прямой и обратной реакций К= _. Константа химического равновесия зависит от природы реагирующих веществ, от температуры и давления. Влияние температуры наК определяется знаком теплового эффекта реакции. Связь между температурой и константой равновесия реакции (при р =const) отражает уравнениеизобары Вант-Гоффа:

, (8)

где lnК – натуральный логарифм константы равновесия;Н– изменение энтальпии реакции;R – универсальная газовая постоянная;Т–абсолютная температура, К. Для эндотермической реакции (Q < 0,Н0) при повышении температуры константа равновесия увеличивается, и наоборот, для экзотермической реакции (Q > 0,Н0) при возрастании температурыКуменьшается. Из уравнения видно, что при увеличении абсолютного значения энтальпии реакции и уменьшении температуры чувствительностьКк изменению температуры повышается. Используя уравнение изобары Вант-Гоффа, можно вывести формулу для расчета среднего значенияНреакции, если известны значения константы равновесия при двух температурах (8а):

(8а)

где К₁,К₂– константы равновесия реакции при температурахТ₁иТ₂соответственно.

Стандартное изменение энергии Гиббса ΔG⁰реакции связано сКреакции уравнением (9):

ΔG⁰= -RTln К= - 2,303RTlg К, (9)

где R - универсальная газовая постоянная 8,314;Т – абсолютная температура,К;К– значение константы равновесия.

Это уравнение (9) даёт возможность, зная ΔG⁰, вычислять константу равновесия, и, наоборот, по экспериментально найденному значениюКопределятьΔG⁰реакции.

Константа равновесия К не зависит от начальной концентрации реагирующих веществ. Чем больше К, тем больше концентрация конечных продуктов в момент равновесия. Она показывает, во сколько раз прямая реакция идет быстрее обратной при одинаковой температуре и концентрациях, равных единице.

Н-р, для реакции: А+ В С +D

Если К равна 10^-6, то это означает, что произведение равновесных концентраций продуктов реакции в 1 000 000 раз меньше произведения концентраций ис-ходных продуктов реакции. Следовательно, равновесие сдвинуто в левую сторону, т.е. указанная реакция протекает справа налево.

Если К равна 10⁶, то это означает, что произведение концентраций конечных продуктов реакции в 1 000 000 раз больше произведения концентраций исходных продуктов реакции. Следовательно, равновесие в этом случае будет сдвинуто в правую сторону, т.е. указанная выше реакция протекает слева направо.

Закон действующих масс в применении к обратимым реакциям можно сформулировать следующим образом:

При постоянной температуре отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, к произведению равновесных концентраций исходных веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, является величиной постоянной.

Зная равновесные концентрации, легко вычислить константу равновесия и исходные концентрации реагирующих веществ.