И 55 Процессы обратимые и необратимые. Химическое равновесие. Константа химического равновесия

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Химические реакции часто являются двусторонними (обратимыми), т.е. могут протекать при данных условиях в двух противоположных направлениях (понятие обратимая реакция следует отличать от термодинамического понятия обратимый процесс; двусторонняя реакция обратима в термодинамическом смысле лишь в состоянии химического равновесия). Рассмотрим элементарную двустороннюю реакцию

nА + mВ <––>fD + cE

Скорость уменьшения концентрации вещества А при протекании прямой реакции определяется уравнением:

υ = k₁ с_Аⁿc_Bⁿ,

а скорость возрастания концентрации вещества А в результате протекания обратной реакции – уравнением:

υ = k₂ с_D^fc_E^c.

По мере протекания двусторонней реакции скорость прямой реакции уменьшается, скорость обратной реакции – увеличивается; в некоторый момент времени скорости прямой и обратной реакции становятся равными и концентрации реагентов перестают изменяться. Таким образом, в результате протекания в закрытой системе двусторонней реакции система достигает состояния химического равновесия; при этом константа равновесия будет равна отношению констант скоростей прямой и обратной реакции:

,

Пример. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы CO_(г) + H₂O_(г) ↔ CO_2(г) + H_2(г).

Решение. Из кинетического условия состояния химического равновесия (υ_пр = υ_обр) следует выражение для константы равновесия:

При изменении внешних условий (концентрации, температуры, давления) изменяются скорости реакции, и происходит смещение равновесия.