, є менш стійким, і перехід в нього зі стану рівноваги завжди пов'язаний з необхідністю витрати роботи ззовні.
Кількісною характеристикою хімічної рівноваги є константа рівноваги, яка може бути виражена через рівноважні концентрації С, парціальні тиску P або молярний частки X реагуючих речовин. Для деякої реакції
В
відповідні константи рівноваги виражаються наступним чином:
(I.78) (I.79)
(I.80)
Константа рівноваги є характерна величина для кожної оборотної хімічної реакції; величина константи рівноваги залежить тільки від природи реагуючих речовин і температури. Вираз для константи рівноваги для елементарної оборотної реакції може бути виведено з кінетичних уявлень.
Розглянемо процес встановлення рівноваги в системі, в якій в початковий момент часу присутні тільки вихідні речовини А і В. Швидкість прямої реакції V 1 в цей момент максимальна, а швидкість зворотної V 2 дорівнює нулю:
(I.81)
(I.82)
У міру зменшення концентрації вихідних речовин зростає концентрація продуктів реакції; відповідно, швидкість прямої реакції зменшується, швидкість зворотної реакції збільшується. Очевидно, що через деякий час швидкості прямої і зворотної реакції зрівняються, після чого концентрації реагуючих речовин перестануть змінюватися, тобто встановиться хімічне рівновагу.
Прийнявши, що V 1 = V 2 , можна записати:
(I.83)
(I.84)
Т.ч., константа рівноваги є відношення констант швидкості прямої і зворотної реакції. Звідси випливає фізичний зміст константи рівноваги: ​​вона показує, у скільки разів швидкість прямої реакції більше швидкості зворотної при даній температурі і концентраціях всіх реагуючих речовин, рівних 1 моль/л.
Тепер розглянемо (з деякими спрощеннями) більш суворий термодинамічний висновок вирази для константи рівноваги. Для цього необхідно ввести поняття хімічний потенціал. Очевидно, що величина вільної енергії системи буде залежати як від зовнішніх умов (T, P або V), так і від природи і кількості речовин, що складають систему. У разі, якщо склад системи змінюється у часі (тобто в системі протікає хімічна реакція), необхідно врахувати вплив зміни складу на величину вільної енергії системи. Введемо в деяку систему нескінченно малу кількість dn i молей i-го компонента; це викличе нескінченно мала зміна термодинамічної потенціалу системи. Ставлення нескінченно малої зміни величини вільної енергії системи до нескінченно малій кількості компонента, внесеного в систему, є хімічний потенціал Ој i даного компонента у системі:
(I.85)
(I.86)
Хімічний потенціал компонента пов'язаний з його парціальним тиском або концентрацією наступнимиспіввідношеннями:
(I.87)
(I.88)
Тут Ој В° i - стандартний хімічний потенціал ко...
