Глава 13. Резюме (Summary)

13.1 Химические равновесия

Обратимая реакция находится в состоянии равновесия, когда прямой и обратный процессы протекают с равными скоростями. Химические равновесия — это динамические процессы, для которых характерны постоянные количества реагентов и продуктов.

13.2 Константы равновесия

Состав реакционной смеси можно описать математической функцией, называемой реакционным отношением \(Q\). Для реакции, находящейся в состоянии равновесия, состав постоянен, и \(Q\) называют константой равновесия \(K\).

Гомогенное равновесие — это равновесие, в котором все компоненты находятся в одной фазе. Гетерогенное равновесие — это равновесие, в котором компоненты находятся в двух или более фазах.

13.3 Смещение равновесия: принцип Ле Шателье

Системы, находящиеся в равновесии, могут быть выведены из него изменениями температуры, концентрации, а в некоторых случаях — объёма и давления. Отклик системы на эти возмущения описывается принципом Ле Шателье: равновесная система, подвергнутая внешнему воздействию, смещается так, чтобы противодействовать этому воздействию и вновь достичь состояния равновесия. Катализатор увеличивает скорости как прямой, так и обратной реакции обратимого процесса, повышая скорость достижения равновесия, но не изменяя состав равновесной смеси (\(K\) не меняется).

13.4 Расчёты равновесных систем

Вычисление значений констант равновесия и/или равновесных концентраций имеет практическую пользу во многих приложениях. Удобной для нескольких типов равновесных расчётов является математическая схема, использующая начальные концентрации, изменения концентраций и равновесные концентрации (её обозначают аббревиатурой ICE). Мы также узнали, что отрицательное значение \(\Delta G\) указывает на самопроизвольный процесс; положительное \(\Delta G\) — на несамопроизвольный процесс; а \(\Delta G\), равное нулю, означает, что система находится в равновесии. Мы также увидели, как связаны между собой свободная энергия, самопроизвольность и равновесие.