Химическое равновесие в гомогенных системах

Химическое равновесие

Концентрация с

M 4AAAAAkBAAAPAAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sTI/LTsMwEEX3SPyDNUjsqI3bRhDiVAipFWLXUAmx c2LnocbjKHbTlK9nWNHlnTm6cybbzK5nkx1D51HB40IAs1h502Gj4PC5fXgCFqJGo3uPVsHFBtjk tzeZTo0/495ORWwYlWBItYI2xiHlPFStdTos/GCRdrUfnY4Ux4abUZ+p3PVcCpFwpzukC60e7Ftr q2Nxcgq2ZX35/tl9vct6J9vjx/Kwnwqh1P3d/PoCLNo5/sPwp0/qkJNT6U9oAuspJ/KZUAXLZA2M ACnXNCgVrFYCeJ7x6w/yXwAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQB AAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQB6sCIvCAIAADQE AAAOAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQDoTheM4AAA AAkBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAGIEAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAAbwUA AAAA " strokecolor="black [3213]"/>

Время

Рис.1. Изменение скорости прямой (и обратной (реакций с течением времени

На рисунке 1 показано, как изменяются скорости прямой и обратной реакций с течением времени. Вначале, при смешении исходных веществ, скорость прямой реакции велика, а скорость обратной реакции равна нулю. По мере протекания реакции исходные вещества расходуются и их концентрации падают. Но мы знаем, что скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Поэтому и скорость прямой реакции при этом уменьшается. Одновременно появляются продукты реакции и их концентрация возрастает. Вследствие этого начинает идти обратная реакция, причем ее скорость постепенно увеличивается.

Когда скорости прямой и обратной реакций становятся одинаковыми, наступает химическое равновесие.

Такое состояние системы, когда в ней протекают два противоположно направленных процесса с одинаковой скоростью, называется состоянием химического равновесия.

Так, в реакции устанавливается равновесие между азотом, водородом и аммиаком. При этом сколько новых молекул аммиака образуется в единицу времени в ходе прямой реакции, ровно столько же других молекул аммиака разлагается в ходе обратной реакции. Так как обе реакции при этом протекают, такое равновесие называется динамическим. В условиях химического равновесия концентрации исходных веществ и продуктов реакции не изменяются во времени и называются равновесными концентрациями. В дальнейшем равновесные концентрации будем обозначать символом вещества в квадратных скобках. Например, равновесные концентрации водорода и аммиака будут обозначаться

Количественной характеристикой химического равновесия служит величина, называемая константой химического равновесия. Рассмотрим ее на примере реакции синтеза иодоводорода:

Согласно закону действующих масс скорости прямой и обратной реакций выражаются уравнениями:

.

При наступлении химического равновесия ⇒

.

Отношение констант скорости прямой и обратной реакций тоже представляет собой константу. Она называется константой равновесия данной реакции.

В общем виде для обратимой реакции

где – равновесные концентрации веществ (моль/л).