Закон действующих масс

Закон действующих масс устанавливает количественную связь между скоростью реакции и изменением масс веществ. Формулировка закона: «В одно­родной среде при постоянной температуре скорость реакции пропор­циональна произведению концентраций реагирующих веществ».

Скорость прямой реакции и обратной при постоянной температуре определяются соотношениями:

; (2.6)

, (2.7)

где – коэффициенты пропорциональности, зависящие от темпе­ратуры и химической природы реагирующих веществ, называемые константами скорости прямой и обратной реакций; , , , – концентрации соответствующих химических элементов в реакции; – стехиометрические коэффициенты в формуле (1.1).

Для условий химического равновесия имеем:

, , , (2.8)

где – константа равновесия через концентрации.

Уравнения (2.6)–(2.8) представляют собой математическое выражение закона действующих масс.

При постоянной температуре парциальные давления газов в смеси пропорциональны их концентрациям, поэтому константу равновесия через давления можно с использованием уравнения состояния для идеальных газов выразить в виде соотношения:

, (2.9)

где , , , – парциальные давления соответствующих газов в смеси.

Из уравнения состояния для каждого газа, входящего в газовую смесь при протекании реакции, будем иметь:

, (2.10)

где – молярная концентрация i компонента газа в газовой смеси, моль/м³; – парциальное давление i газа в смеси, Па; – общий объем газовой смеси, м³; – число молей рассматриваемого i газа в общем объеме газовой смеси ; – универсальная газовая постоянная, для идеальных газов = 8314 Дж/(кмоль× К).

Связь между константами равновесия можно записать в виде

, (2.11)

где – изменение числа молей исходных и образующихся газов в результате ре­акции (1.1).