Химическое равновесие

Химическое равновесие –этотакое ТД-состояние системы, при котором ее параметры остаются неизменными: f (P,V,T)=0. Обратимой является химическая реакция, протекающая как в прямом, так и в обратном направлениях.

Равновесие является динамическим по характеру и сохраняется во времени не вследствие прекращения (отсутствия) процесса, а вследствие равенства скоростей прямого и обратного процессов при неизменности внешних условий.

В равновесной системе устанавливается определенное, характерное для данных условий соотношение между концентрациями реагентов и продуктов.

Скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Положение равновесия можно определить, зная скорости прямой и обратной реакций. Количественная характеристика равновесия – К_р. Для любой гомогенной реакции вида

аА + bB ↔ cC + dD

Если К_р>1, велико содержание продуктов;

если К_р<1, выход продукт мал, велико содержание реагентов.

Это критерий химического равновесия. К_р зависит от природы реагентов и Т, но не от [C] и катализатора.

Уравнение Нернста

Приравновесии (при равновесных концентрациях реагентов и продуктов) стандартное изменение свободной энергии системы определяется уравнением Нернста:

где R – газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль К), С – концентрации реагентов в моль/л (в случае реагентов в газовой фазе обычно используют Р, атм.); а, b, c, d – стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Строгий вывод выражения связи К_р и ΔG основан на ТД-принципах:

Для предсказания возможности протекания реакции необходимо рассчитать реальное значение ΔG (без индекса вверху, указывающего на стандартное состояние) путем добавления к ΔG^о поправки, учитывающей отклонение от стандартных условий (уравнение Нернста):