Глава 13. Ключевые термины и уравнения¶
Ключевые термины¶
равновесие(equilibrium)- состояние обратимой реакции, при котором прямой и обратный процессы протекают с равными скоростями.
константа равновесия ($K$)(equilibrium constant)- значение реакционного отношения для системы в состоянии равновесия; может выражаться через концентрации (\(K_c\)) или парциальные давления (\(K_p\)).
гетерогенные равновесия(heterogeneous equilibria)- равновесия, в которых исходные вещества и продукты находятся в двух или более различных фазах.
гомогенные равновесия(homogeneous equilibria)- равновесия, в которых все исходные вещества и продукты находятся в одной фазе.
закон действующих масс(law of mass action)- если обратимая реакция достигла равновесия при данной температуре, то реакционное отношение остаётся постоянным.
принцип Ле Шателье(Le Châtelier’s principle)- равновесие, подвергнутое внешнему воздействию, сместится таким образом, чтобы противодействовать этому воздействию и восстановить равновесие.
реакционное отношение ($Q$)(reaction quotient)- математическая функция, описывающая относительные количества исходных веществ и продуктов в реакционной смеси; может выражаться через концентрации (\(Q_c\)) или давления (\(Q_p\)).
обратимая реакция(reversible reaction)- химическая реакция, которая в данных условиях может протекать как в прямом, так и в обратном направлении.
Ключевые уравнения¶
Реакционное отношение для реакции \(\ce{\)m$A + \(n\)B -> \(x\)C + \(y\)D}$:
\[
Q_c = \frac{[\mathrm{C}]^x[\mathrm{D}]^y}{[\mathrm{A}]^m[\mathrm{B}]^n}
\]
\[
Q_p = \frac{(P_\mathrm{C})^x (P_\mathrm{D})^y}{(P_\mathrm{A})^m (P_\mathrm{B})^n}
\]
Связь парциального давления и молярной концентрации газа (из уравнения состояния идеального газа \(PV = nRT\)):
\[
P = M R T
\]
Условие равновесия:
\[
K_c = Q_c \text{ в равновесии}
\]
\[
K_p = Q_p \text{ в равновесии}
\]
Связь \(K_p\) и \(K_c\) для газофазных реакций:
\[
K_p = K_c (RT)^{\Delta n}
\]
где \([\mathrm{X}]\) — молярная концентрация вещества \(\mathrm{X}\), \(P_\mathrm{X}\) — его парциальное давление, \(M\) — молярная концентрация газа, \(R\) — универсальная газовая постоянная, \(T\) — абсолютная температура, \(\Delta n\) — изменение числа молей газообразных веществ (продукты минус исходные вещества).