Закон діючих мас
закон діючих мас
У 1865 р професор М.М. Бекетов вперше висловив гіпотезу про кількісну взаємозв'язку між масами реагентів і часом перебігу реакції: ". Тяжіння пропорційно добутку діючих мас". Ця гіпотеза знайшла підтвердження в законі діючих мас, який був встановлений в 1867 р двуми норвезькими хіміками К. Гульдбергом і П. Вааге. Сучасна формулювання закону діючих мас така:
При постійній температурі швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин, взятих у ступенях, рівних стехиометрическим коефіцієнтам в рівнянні реакції.
Для реакції aA + bB → mM + nN математичний вираз закону діючих мас має вигляд:
де v - швидкість реакції; k - коефіцієнт пропорційності, званий константою швидкості хімічної реакції (при CA = CB = 1 моль / л k чисельно дорівнює v); CA і CB - концентрації реагентів A і B; a і b - стехіометричні коефіцієнти в рівнянні реакції.
Константа швидкості хімічної реакції k визначається природою реагуючих речовин і залежить від температури, від присутності каталізатора, але не залежить від концентрації речовин, що беруть участь в реакції.
Закон діючих мас справедливий тільки для найбільш простих за своїм механізмом взаємодій, що протікають в газах або в розведених розчинах.
Часто рівняння реакції не відображає її механізму. Складні реакції можуть бути сукупністю паралельно або послідовно протікаючих процесів. Закон діючих мас справедливий для кожної окремої стадії реакції, але не для всього взаємодії в цілому. Та стадія швидкість якої мінімальна, лімітує швидкість реакції в загальному. Тому математичне вираз закону діючих мас, записане для самої повільної (лімітуючої) стадії процесу, можливість застосувати одночасно до всієї реакції в цілому.
Приклади розв'язання задач:
Завдання 1. У скільки разів зміниться швидкість прямої і зворотної реакцій в системі 2SO2 (г) + O2 = 2SO3 (г). якщо обсяг газової суміші зменшити в 3 рази? В який бік зміститься рівновага системи?
Рішення. Позначимо концентрації реагуючих речовин CSO2 = a, CO2 = b, CSO3 = d. Відповідно до закону діючих мас, швидкості прямої і зворотної реакцій до зміни обсягу:
vпрямая = k1 · a 2 · b;
Після зменшення обсягу гомогенної системи в 3 рази концентрація кожного з реагуючих речовин збільшиться в 3 рази: CSO2 = 3a, CO2 = 3b, CSO3 = 3d. При нових концентраціях швидкості прямої і зворотної реакцій:
v'прямая = k1 · (3a) 2 · 3b = 27 · k1 · a 2 · b;
v'обратная = k2 · (3d) 2 = 9 · k2 · d 2.
Зміни швидкостей складуть:
Отже, швидкість прямої реакції збільшилася в 27 разів, а зворотної - в 9 разів. Рівновага системи змістилося в бік освіти SO3.
Джерела інформації:
Якщо ви знайшли помилку на сторінці, виділіть її та натисніть Ctrl + Enter.