Влияние концентрации компонентов на направление химической реакции и равновесие в системе

Пусть в закрытой газовой системе при p, T = const протекает химическая реакция:

при вступлении H₂ и I₂ в реакцию скорость прямой реакции:

где ‑ константа скорости прямой реакции; ‑ весовые концентрации.

После образования HI скорость обратной реакции:

где ‑ константа скорости обратной реакции.

При равенстве скоростей встречных реакций наступает равновесие:

В общем случае:

Главная особенность протекания обратимых химических реакций заключается в стремлении достичь динамического равновесия, так как это состояние возникает и поддерживается вследствие протекания реакций в двух противоположных направлениях с одинаковыми скоростями . Такое состояние называется химическим равновесием.

Вспомним, как изменяется энергия Гиббса системы, в которой устанавливается химическое равновесие. В этом случае изменение энергии Гиббса в системе характеризуется наличием минимума, который соответствует состоянию химического равновесия. К этому равновесному состоянию возможен подход как со стороны исходных веществ , так и со стороны продуктов реакции .

Таким образом, в случае протекания обратимых реакций система самопроизвольно приходит к состоянию химического равновесия, из которого она без внешнего воздействия не может выйти, поскольку это требует увеличения энергии Гиббса.

Химическое равновесное состояние системы характеризуется:

1. равенством скоростей прямой и обратной реакций ( );

2. энергетической выгодностью ( );

3. отсутствием изменений величин параметров и функций состояния системы: концентрации реагентов ( ), энтальпии ( ), энтропии ( ) и энергии Гиббса ( ).

Поскольку в состоянии химического равновесия система достигает минимально возможного значения энергии Гиббса, то реакция, которая приводит в данных условиях к состоянию равновесия, всегда протекает самопроизвольно.