Кинетика равновесных процессов

С течением времени скорость прямой реакции снижается, а скорость обратной реакции - возрастает.

Так, для гомогенной реакции:

aA + bB ⇄ cC + dD

скорость прямой реакции:

скорость обратной реакции:

Химическое равновесие - это состояние системы, при котором скорости прямой и обратной реакций равны. Иными словами, кинетическим критерием состояния химического равновесия является равенство скоростей прямой и обратной реакций.

Таким образом, в состоянии химического равновесия мы имеем:

.

Данное соотношение можно преобразовать следующим образом:

В данном случае величина K_с – константа химического равновесия – заменяет собой отношение двух постоянных величин k_пр. и k_обр.. Взаимосвязь константы равновесия с равновесными концентрациями представляет собой выражение закона действующих масс для равновесных систем.

Константа равновесия зависит от природы веществ и от температуры, но не зависит от концентрации веществ и от наличия катализатора.

В выражение для константы равновесия входят только концентрации веществ, находящихся в жидком или газообразном состоянии.

С _тв + СО_{2 газ} ⇄ 2СО _газ

K_c = [CO]²/[CO₂].

В случае газообразных веществ константа равновесия K_p выражается через равновесные парциальные давления газов:

2NO + O₂ ⇄ 2NO₂,

.

Несложно видеть, что между константой равновесия, выраженной через равновесные концентрации (K_C) и через парциальные давления (K_P), существует взаимосвязь:

,

где Dn – разность числа молекул между левой и правой частями уравнения.

По величине K можно судить о том, в каком направлении смещено равновесие.

Если K > 1, равновесие смещено в прямом направлении, если K < 1, то равновесие смещено в обратном направлении.

DG⁰_р-и = -2,3×R×T×lgK_c

Отсюда:

Если K > 1, то < 0 и реакция идет в прямом направлении, если > 0, то K < 1 и исходные вещества практически не взаимодействуют друг с другом.