Закон действующих масс.

Впервые зависимость направления химического процесса от концентрации реагирующих веществ установил Н.Н. Бекетов в 1865 г. на основании экспериментов. В математической форме закон был сформулирован Гульдбергом и Вааге в 1867 г.

Рассмотрим кинетический вывод закона действующих масс на примере гомогенной реакции:

Как известно, скорость прямой реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов А и В:

а скорость обратной реакции – произведению концентраций продуктов R и S:

Каждая концентрация возведена в степень, равную стехиометрическому коэффициенту компонента в химическом уравнении. Из условия равенства скоростей прямой и обратной реакций в момент достижения химического равновесия можно записать

Отношение констант скоростей прямой и обратной реакций называется константой равновесия К_с:

Константа равновесия выражает закон действующих масс:

Изменение концентрации одного из участников реакции вызовет такие изменения концентрации всех остальных таким образом, что К_с сохранит свое числовое значение при неизменности Т и р.

При анализе реакций, протекающих в газовой фазе, константу равновесия выражают через парциальное давление:

Так как в соответствии с уравнением Менделеева−Клапейрона

где Δn=(r+s-a-b), если все участники реакции – газообразные вещества.

Константа равновесия может быть выражена через молярные концентрации участников К_с, их парциальные давления К_р или их молярные доли К_N.

Константа равновесия может быть найдена расчетными и экспериментальными методами. Для расчета используется следующее уравнение:

Экспериментальные методы основаны на анализе состава реакционной смеси после достижения состояния химического равновесия.

Зависимость константы равновесия от температуры выражается уравнением изобары Вант-Гоффа:

При интегрировании уравнения от Т₁ до Т₂ и при условии, что ΔН_Т в этих пределах остается постоянной, получаем

Из этого уравнения следует, что изменение константы равновесия по мере изменения температуры зависит только от знака ΔН. Для эндотермических реакций К_Р увеличивается с температурой, для экзотермических - уменьшается.