A cselekvő tömegek törvénye

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. november 6-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A tömeghatás törvénye meghatározza az egyensúlyi állapotú kémiai reakciókban reagáló anyagok tömegének arányát , valamint a kémiai reakció sebességének a kiindulási anyagok koncentrációjától való függését. A tömeghatás törvényét 1864-1867-ben K. Guldberg (1836-1902) és P. Waage (1833-1900) norvég tudósok fedezték fel.

A tömeghatás törvénye csak gázokra és folyékony anyagokra (homogén rendszerek) érvényes, szilárd anyagokat érintő reakciókra (heterogén rendszerek) nem.

A tömeghatás törvénye a kémiai kinetikában

A kinetikus formában jelentkező tömeghatás törvénye (a kinetika alapegyenlete) kimondja, hogy egy elemi kémiai reakció sebessége arányos a reagensek koncentrációjának szorzatával az elemi reakció reakcióegyenletében szereplő sztöchiometrikus együtthatókkal egyenlő hatványokban [1 ] . Ezt az álláspontot 1864-1867-ben K. Guldberg és P. Waage norvég tudósok fogalmazták meg . Egy elemi kémiai reakcióhoz:

\nu _{1}\mathrm {A} _{1}+\nu _{2}\mathrm {A} _{2}+\nu _{3}\mathrm {A} _{3} \rightarrow \mathrm {B}

a tömeghatás törvénye a következő alak kinetikai egyenleteként írható fel :

v=kC_{A_{1}}^{\nu _{1}}C_{A_{2}}^{\nu _{2}}C_{A_{3}}^{\nu _{ 3}}

ahol a kémiai reakció sebessége , a reakció sebességi állandója . $v$ $k$

Az összetett reakciók esetében általában ez a kapcsolat nem teljesül. Ennek ellenére sok összetett reakció feltételesen tekinthető instabil köztes termékekkel járó, egymást követő elemi lépések sorozatának, amely formálisan egyenértékű a kezdeti állapotból a végső állapotba való átmenettel "egy lépésben". Az ilyen reakciókat formálisan egyszerűnek [2] nevezzük . Formálisan egyszerű reakciókhoz a kinetikai egyenlet a következő formában érhető el:

v=kC_{A_{1}}^{n_{1}}C_{A_{2}}^{n_{2}}C_{A_{3}}^{n_{3}}

(a három kiindulási anyag esetében, hasonlóan a fenti egyenlethez). Itt , , a reakció sorrendje a , anyagokhoz viszonyítva , az összeg pedig a reakció általános (vagy teljes) sorrendje. , , nem lehet egyenlő a sztöchiometrikus együtthatókkal, és nem feltétlenül egész. bizonyos feltételek mellett egyenlő lehet nullával. $n_{1}$ $n_{2}$ ${\displaystyle n_{3))$ $A_{1}$ $A_{2}$ $A_{3}$ ${\displaystyle n=n_{1}+n_{2}+n_{3))$ $n_{1}$ $n_{2}$ ${\displaystyle n_{3))$ $n$

A tömeghatás törvénye a kémiai termodinamikában

A kémiai termodinamikában a tömeghatás törvénye a kiindulási anyagok és reakciótermékek egyensúlyi aktivitását a következő összefüggés szerint hozza összefüggésbe:

K_{a}=\prod _{i=1}^{n}a_{i}^{{\nu }_{i))

ahol

a_{i}

- az anyagok aktivitása . Az aktivitás helyett használhatók a koncentráció (ideális oldat reakciójához), a parciális nyomások (reakció ideális gázok keverékében), a fugacity (reakció valódi gázok keverékében);

{\displaystyle {\nu }_{i))

- sztöchiometrikus együttható (kiindulási anyagoknál negatívnak, termékeknél pozitívnak számít);

K_{a}

a kémiai egyensúlyi állandó . Az "a" index itt az aktivitási érték használatát jelenti a képletben.

A gyakorlatban a különleges pontosságot nem igénylő számításoknál az aktivitási értékeket általában a megfelelő koncentrációértékekkel (oldatokban történő reakciók esetén) vagy parciális nyomásértékekkel (gázok közötti reakciók esetén) helyettesítik. Az egyensúlyi állandót vagy jelöli. A tömeghatás törvényét először Guldberg és Waage származtatta kinetikai reprezentációiból, termodinamikai levezetését pedig van't Hoff adta meg 1885-ben [3] . $K_{c}$ $K_{p}$

Példa: standard reakcióhoz

\mathrm {a\,A+b\,B\ \rightleftharpoons \c\,C+d\,D}

a kémiai egyensúlyi állandót a képlet határozza meg

{\displaystyle K_{c}={c^{\mathrm {c} }(\mathrm {C} )\cdot c^{\mathrm {d} }(\mathrm {D} ) \over c^{\mathrm {a} }(\mathrm {A} )\cdot c^{\mathrm {b} }(\mathrm {B} )))

Jegyzetek

↑ Krasznov K. S., Vorobjov N. K., Godnev I. N. és mások Fizikai kémia. 2 könyvben. Könyv. 2. Elektrokémia. Kémiai kinetika és katalízis: Proc. egyetemek számára. - 2. kiadás, átdolgozva. és további - M .: Magasabb. iskola, 1995. - 319 p. — ISBN 5-06-002914-X
↑ Stromberg A. G., Semchenko D. P. Fizikai kémia: Proc. kémiai-technológiához. szakember. egyetemek / Szerk. A. G. Stromberg. - 2. kiadás, átdolgozva. és további - M .: Magasabb. iskola, 1988. - 496 p.
↑ Krasznov K. S., Vorobjov N. K., Godnev I. N. és mások Fizikai kémia. 2 könyvben. Könyv. 1. Az anyag szerkezete. Termodinamika: Proc. egyetemek számára. - 2. kiadás, átdolgozva. és további - M .: Magasabb. iskola, 1995. - 512 p. — ISBN 5-06-002913-1