Закон действующих масс. Константа химической реакции

Закон действующих масс устанавливает соотношение между массами реагирующих веществ в химических реакциях при равновесии, а также зависимость скорости химической реакции от концентрации исходных веществ.

Он гласит, что что скорость элементарной химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Скорость реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, взведенных в степени их стехиометрических коэффициентов. Запишем уравнение реакции в общем виде:

mA+nB ó pC+qD

Обозначив концентрации реагирующих веществ (в молях на литр) соответственно c_A, c_B, c_C, c_D и выразив скорости прямой и обратной химической реакции через V₁ и V₂, получим:

V₁=k₁c_A^m · c_Bⁿ

V₂=k₂c_C^p · c_D^q

Где k₁ и k₂- константы скоростей реакции.

При установлении химического равновесия (Химическое равновесие – это состояние системы, при которых скорости прямой и обратной реакций равны) получим:

 

V_­1­=V₂

k₁c_A^m · c_Bⁿ = k₂c_C^p · c_D^q

Т. к. при постоянной температуре величины k₁ и k₂ –постоянные, следовательно, их отношение можно заменить постоянной величиной К:

или

где К- константа химического равновесия. Она зависит от температуры (так как k₁ и k₂ зависят от температуры) и природы реагирующих веществ, но не зависит от их концентрации.

Действительно, если, например, увеличить с_с, то должна уменьшиться c_D и увеличиться с_А и с_в, т. е. это поведет к смещению равновесия влево. Установится новое равновесие. Новые равновесные концентрации будут иметь другие числовые значения, однако отношение произведений их, возведенных в соответствующие степени, будет, величиной постоянной. Так как константа равновесия равна отношению констант прямой и обратной реакции, то она показывает, во сколько раз скорость прямой реакции больше скорости обратной реакции, если концентрации каждого из реагирующих веществ равны 1 моль/л. В этом физический смысл этой константы К.

Если реакции протекают в растворах, то при точных расчетах К следует выражать в активностях, а именно:

Применение концентраций допустимо только лишь в случае реакций в очень разбавленных растворах. Если в реакции участвуют твердые вещества, к ним понятие концентрации неприменимо. [3, стр. 71-72]