Визначення швидкості реакції та хімічної рівноваги

всі хімічна реакція має певну спонтанність щодо нього Баланс, і щоб дослідити це, ми робимо це через знак ∆G, Енергія Гіббс вільний, що означає, що за значенням цієї величини ми можемо передбачити, відбудеться реакція в певному сенсі чи ні.

Зміна вільної енергії Гіббса виражається, загалом, у стандартних умовах як різниця між енергіями продуктів і реагентів також у стандартному стані:

Тоді як, якщо реакція відбувається в нестандартних умовах, співвідношення між ∆Gº і ∆G визначається наступним вираз:

Де Q - коефіцієнт реакції.

Щоб зрозуміти значення швидкість реакції і хімічну рівновагу ми повинні вивчити знак ∆G:

Якщо ∆G негативне, це означає, що реакція є спонтанною (відбувається) у прямому сенсі.

Якщо ∆G позитивний, це означає, що реакція не є спонтанною (не відбувається) у прямому сенсі.

Тоді як, якщо ∆G = 0, змін не буде, оскільки система знаходиться в рівновазі, і, як уже згадувалося,

швидкість Швидкість прямої реакції дорівнює швидкості непрямої реакції. Це означає, що коефіцієнт реакції Q дорівнює константі рівноваги K, тому немає тенденції надавати перевагу певному напрямку реакції.

Оскільки Q визначається як:

Для загальної реакції:

Тоді як K приймає ту саму форму, але з рівноважними концентраціями.

Якщо ми повернемося до випадку, коли ∆G є негативним, це означає, що коефіцієнт реакції Q менший за K (постійна рівновага), означає, що концентрації продукту нижчі, ніж вони повинні бути, якби реакція відбувалася Баланс. Тому з точки зору спонтанності воно стає спонтанним у прямому сенсі.

Тоді як, якщо ∆G додатне, буде перевага продуктів над тими, які мали б існувати, якби система була в рівновазі, з Q більше за K. Тому реакція відбувається мимовільно в зворотному напрямку.

Слід зазначити, що суворе визначення Q і K дається з точки зору активності продуктів і реагентів, визначаючи активність з точки зору концентрації або тиску як:

о добре:

Звідси випливає, що і Q, і K безрозмірні і можуть бути підвищені як за концентрацією, так і за парціальним тиском.

Коли концентрації або парціальні тиски продуктів і реагентів залишаються незмінними протягом тривалого часу, виникає ситуація хімічна рівновага, оскільки досягається ситуація динамічної рівноваги, оскільки швидкість прямої та зворотної реакції з ідентичні. Важливо виділити динамічність рівноваги, швидкість, з якою вони утворюються і Споживання продуктів і реагентів однакове, тому концентрації або парціальні тиски не змінюються воно варіюється.

Якщо умова відхиляється від положення рівноваги, певний вид буде переважати над іншим, і звідси виникає вираз, що пов’язує швидкість прямої та зворотної реакції Kc:

Припустимо, реакція, наведена вище:

Де Kd і Ki – константи швидкості реакції в прямому або зворотному напрямку відповідно.

Знову ж таки, якщо Kc> 1, це означає, що Ki менше Kd, отже, існує високий ступінь перетворення продуктів у реагенти. У цьому випадку рівновага зміщується в бік продуктів.

Зворотне відбувається, якщо Kc <1, що означає, що швидкість прямої реакції менша за швидкість непрямої реакції і мало споживання реагентів рівновага зміщується в бік реагентів. Тоді як, якщо Kc = 1, швидкості рівні і система знаходиться в рівновазі. Важливо визначити два питання: по-перше, значення цієї константи залежить виключно від температура і, у свою чергу, змінюється відповідно до величини, яка використовується для вираження концентрацій або тиску продуктів і реагентів. Нарешті, закон Хімічна рівновага налаштовується на розбавлення розчинів або газів під низьким тиском.

Теми в Швидкість реакції та хімічна рівновага