> Техника, страница 41 > Действующих масс закон
Действующих масс закон
Действующих масс закон устанавливает, что скорость химическ. реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, причем выражения концентраций берутся в степени, соответствующей числу реагирующих, согласно химии. (стехиометрическому) ур-ию, молекул. Имея такое ур-ие в общем виде п1А1 +пгА, + п3А3 +. -= т1В1 + т,В2 + т3Вя +. (1)
и обозначив через [Дх] концентрацию в данный момент времени I вещества Alt через [А 2]—концентрацию вещества А 2, через nv пгн т. д.—число молекул отдельных исходных продуктов и через щ, тг и т. д.—число молекул, образующихся при реакции продуктов, получим для скорости реакции (количества вещества, реагирующего в единицу времени в единице объёма) для процесса, протекающего по ур-ию (1) слева направо:
(2)
где /с—константа скорости реакции—коэфф., не зависящий уже от концентрации, а зависящий только от природы реагирующих веществ; этот коэфф. изменяется с изменением <°, давления и от присутствия катализаторов. Обозначив концентрацию вещества в данный момент [Л] через С0 — С (где С„— начальная концентрация, а С—количество вещества, уже прореагировавшего ко времени ί), получим выражение:
- - ЧС01-СО".-(Со- C2)V(C„-Csr.,(3)
к-рое, будучи проинтегрировано, дает зависимость между количеством прореагировавшего вещества и временем, протекшим от начала реакции. Подставляя значения п и А для частных случаев, получаем соответствующие ур-ия для данной реакции; тогда некоторые значения п превращаются в 0, и уравнение значительно упрощается (смотрите Молекулярные реакции и Бимолекулярная реакция).
Особенно важно применение Д. м. з. к обратимым реакциям, то есть таким, которые по уравнению (1) протекают не только слева направо, но и справа налево, так что в конце реакции устанавливается подвижное равновесие, сдвинутое в ту или другую сторону. Написав подобно ур-ию (2) уравнение для скорости противоположной реакции
(4)
и имея в виду, что при равновесии скорости прямой и обратной реакции должен быть одинаковы (равновесие—подвижное, поэтому, сколько образуется продуктов реакции, столько же должно разлагаться обратно образовавшихся продуктов), получаем:
к.ШЧЛгГАА^···-
=/с,[П1Г,[В2]"ЧБ3]т., (5)
откуда
[д.Лгв.ГЧв.Л. *» К
i lU**U«l"*IA,f“. ft.
Постоянная К носит название константы равновесия и численно равна отношению констант скоростей реакции для прямого и обратного процесса. Очевидно, что в применении к конкретным случаям уравнение (6) часто, подобно уравнению (3), также значительно упрощается. Ур-ие (6) позволяет решать большое число практич. задач. Из него следует, что протеканию реакции по ур-ию (1) слева направо препятствует избыток продуктов реакции,так как увеличивается числитель ур-ия (6) и, следовательно, должен увеличиваться и знаменатель, то есть концентрация исходных веществ возрастает. Наоборот, удаление продуктов реакции (выпадение в осадок, выделение в виде газа и образование слабо электролитически диссоциированных молекул) способствует преимущественному протеканию реакции в прямом направлении. Прибавление избытка хотя бы одного из исходных веществ ведет к увеличению концентрации продуктов реакции. Зная величину К, можно количественно рассчитать соответствующие данным концентрациям положения равновесия и выбрать наилучшие условия для протекания данной реакции в желательном направлении, а это имеет огромное значение для техники. Большое значение имеет приложение ур-ия (6) к явлениям диссоциации электролитической (смотрите) и к ионным равновесиям в растворах, что находит большое применение и в химическом анализе. В случае к-т и оснований, когда имеются равновесия:
АН=А + Н· и ВОН=В- + ОН, где A—анион кислоты и В*—катион основания, величина К определяет силу кислот и оснований. Найдя К из определений равновесия при различных ί°, имеем возможность на основании уравнения изохоры получить значение теплового эффекта реакции.
Лит.: N е г n s t W., Tlieoretische Chemie vom Standpunkte d. Avogadroschen Regel u. d. Thermo-dynamik, p. 518—679, Stg., 1926. А. Баландин.