Кинетическое равновесие

Под кинетическим равновесием понимается такое состояние системы, в котором относительно продолжительное время не изменяются концентрации всех веществ (и исходных и продуктов). При этом превращения веществ друг в друга может продолжаться. Это означает, что одновременно протекают как минимум две реакции – прямая и обратная.

Реагенты Продукты

Большинство химических реакций, в принципе, обратимы. Однако скорости протекания прямой и обратной реакции могут быть различными, и их величины определяется внешними условиями (температурой, давлением, концентрацией веществ).

В определенных условиях почти все реакции имеют одно преимущественное направление и для проведения таких реакций в противоположном направлении требуются экстремальные условия. В подобных реакциях происходит почти полное превращение реагентов в продукты. Пример. Железо и сера при умеренном нагревании реагируют между собой с образованием сульфида железа (II), FeS при таких условиях устойчив, и практически не разлагается на железо и серу:

Fe + S → FeS

Во всех обратимых реакциях скорость прямой реакции вначале уменьшается, скорость обратной реакции возрастает до тех пор, пока обе скорости не станут равными и не установится состояние, которое получило название кинетическое равновесия.

Условие равновесия

В химической кинетике достижение состояния равновесия рассматривается во времени и считается, что оно устанавливается в момент времени, когда скорости прямой и обратной реакции равны между собой. На рис. 6.10 это соответствует соединению кривых скоростей прямой и обратной реакций.

Рис. 6.10. Установление кинетического равновесия

Из этого следует условие:

Кинетическое равновесие устанавливается при равенстве скоростей прямой и обратной реакции.

Константа равновесия

Поскольку скорость реакций зависит от концентраций реагирующих веществ (6.4) равновесие может установиться при разных равновесных концентрациях исходных реагентов и продуктов реакции. Очевидно, что если концентрации продуктов выше концентраций исходных веществ, то положение равновесия будет ближе к продуктам и наоборот. Большое значение в положении равновесия имеют и значения констант скоростей прямой и обратной реакций. Если константа равновесия прямой реакции больше константы скорости обратной, то независимо от величин равновесных концентраций исходных веществ и продуктов реакции, положение равновесия будет смещено в сторону продуктов. Это утверждение докажем, используя основной закон химической кинетики для реакции :

скорость простой прямой реакции будет равна: v_пр=k₁ ,

Поиск по сайту: