Вывод формулы КОНСТАНТы химического РАВНОВЕСИЯ

Как мы уже знаем, процесс обращения исходных веществ в продукты реакции описывается u химической реакции, рассмотрим и мы обратимый процесс с этой позиции.

Представим химическую реакцию в общем виде: СЛ.4(0) mA + nB Þ pC + qD

Исходя из закона действующих масс, напишем выражения для u прямой и обратной р-ии:

СЛ.4(1) u_ПР=К₁[A]^m[B]ⁿ; u_обр=К₂[C]^p[D]^q

где: К₁ – константа скорости прямой, а К₂ – константа скорости обратной реакции.

СЛ.4(2) В начале реакции когда концентрации исходных веществ значительно больше концентраций продуктов реакции u_ПР >>> u_обр. С течением времени [A] и [B] уменьшаются, а [C] и [D] увеличиваются Þ u_ПР­, а u_обр¯. Наконец, наступает такое состояние, когда скорости прямой и обр-й р-ии уравниваются. u_ПР = u_обр. Т.е. количество веществ А и В израсходованное в ед. времени восполняется тем же количеством в результате протекания обратной реакции. СЛ.4(3) Концентрации веществ перестают изменяться – устанавливается химическое равновесие. Следует отметить, что химическое равновесие это не состояние покоя, реакции как прямая, так и обратная продолжают идти, поэтому химическое равновесие называется динамическим равновесием, оно описывает непрекращающееся течение двух противоположных процессов.

СЛ.4(4) Состояние химического равновесия целиком определяется условиями реакции: С, Р, t⁰. Малейшее изменение этих параметров дает преимущества одному из конкурирующих процессов.

СЛ.5(0) Так как с наступлением состояния химического равновесия u_ПР = u_обр. То мы можем записать: К₁[A]^m[B]ⁿ=К₂[C]^p[D]^q; равенство можно переписать в виде:

СЛ.5(1) [C]^p[D]^q/ [A]^m[B]ⁿ= К₁/ К₂; СЛ.5(2) обозначим через К отношение К₁/ К₂, тогда:

СЛ.5(3) [C]^p[D]^q/ [A]^m[B]ⁿ= К_р

СЛ.5(4) Последнее равенство представляет собой математическое выражение закона действующих масс применительно к обратимым процессам. Закон действия масс для данного случая формулируется так:

СЛ.5(5) В состоянии химического равновесия, произведение концентраций продуктов реакции, деленное на произведение концентраций исходных веществ (с учетом стехиометрических коэффициентов), есть при постоянной t⁰ постоянная величина, называемая константой равновесия.