ХІМІЧНА РІВНОВАГА. КОНСТАНТА РІВНОВАГИ

Всі хімічні реакції можна поділити на оборотні і необоротні.

Реакції, що відбуваються в одному напрямку до повної витрати однієї з реагуючих речовин називаються необоротними.

Оборотними називаються реакції, які можуть відбуватися і в прямому, і в зворотному напрямках.

Більшість хімічних реакцій є оборотними. Розглянемо їх більш докладно на прикладі утворення . При 300-400⁰ С відбувається синтез  з  і  і при цій же температурі відбувається  розклад . Зміна швидкості обох цих процесів протягом певного часу показана графіком:

 

 

У перший момент часу швидкість прямої реакції  – максимальна, а зворотної – . У міру взаємодії  і  утворюється , _. зменшується, а             – зростає.

Коли швидкості прямої і зворотної реакції урівнюються, наступає стан хімічної рівноваги:

.

Отже, хімічною рівновагою називається стан оборотної реакції, при якому швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної (). Концентрації компонентів реакції у стані рівноваги називаються рівноважними концентраціями і позначаються так . Вони при даній температурі залишаються постійними. З умови рівності швидкостей прямої і зворотної реакції виводиться константа рівноваги:

;       ;        .

Константа хімічної рівноваги  – це відношення добутку рівноважних концентрацій продуктів реакції до добутку рівноважних концентрацій реагуючих речовин у степенях, що дорівнюють їх стехіометричним коефіцієнтам у рівнянні реакції. Наприклад для наведеної вище реакції утворення гідроген йодиду:

константа рівноваги залежить від температури, природи реагуючих речовин, але не залежить від їх концентрацій і від наявності каталізатора.

Константа рівноваги  пов’язана з вільною енергією Гіббса співвідношенням:

,     або    .