|
|
Кафедра физической и коллоидной химии ЮФУ Материалы к лекциям для студентов химфака Константа химического равновесия Количественной характеристикой химического равновесия является константа равновесия, которая может быть выражена через равновесные концентрации Сi, парциальные давления Pi или мольные доли Xi реагирующих веществ. Для некоторой реакции
соответствующие константы равновесия выражаются следующим образом:
Константа равновесия есть характерная величина для каждой обратимой химической реакции; величина константы равновесия зависит только от природы реагирующих веществ и температуры. На основании уравнения состояния идеального газа, записанного в виде соотношения Pi = CiRT, где Сi = ni/V, и закона Дальтона для идеальной газовой смеси, выраженного уравнением P = ΣPi , можно вывести соотношения между парциальным давлением Pi, молярной концентрацией Сi и мольной долей Xi i-го компонента:
Отсюда получаем соотношение между Kc, Kp и Kx:
Здесь Δν – изменение числа молей газообразных веществ в течение реакции: Δν = – ν1 – ν2 – ... + ν'1 + ν'2 + ... Величина константы равновесия Kx, в отличие от констант равновесия Kc и Kp, зависит от общего давления Р. Выражение для константы равновесия элементарной обратимой реакции может быть выведено из кинетических представлений. Рассмотрим процесс установления равновесия в системе, в которой в начальный момент времени присутствуют только исходные вещества. Скорость прямой реакции V1 в этот момент максимальна, а скорость обратной V2 равна нулю:
По мере уменьшения концентрации исходных веществ растет концентрация продуктов реакции; соответственно, скорость прямой реакции уменьшается, скорость обратной реакции увеличивается. Очевидно, что через некоторое время скорости прямой и обратной реакции сравняются, после чего концентрации реагирующих веществ перестанут изменяться, т.е. установится химическое равновесие. Приняв, что V1 = V2, можно записать:
Т.о., константа равновесия есть отношение констант скорости прямой и обратной реакции. Отсюда вытекает физический смысл константы равновесия: она показывает, во сколько раз скорость прямой реакции больше скорости обратной при данной температуре и концентрациях всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л. Приведённый вывод выражения для константы равновесия, однако, исходит из ложной в общем случае посылки, что скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам. Как известно, в общем случае показатели степени при концентрациях реагентов в кинетическом уравнении химической реакции не совпадают со стехиометрическими коэффициентами. Предыдущая глава В начало страницы Следующая глава
|
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
