Условие химического равновесия
Условие химического равновесия — равенство скоростей прямой и обратной реакций в обратимой системе. При этом реакции не прекращаются: вещества продолжают превращаться, но их состав в среднем остаётся постоянным.
Рассмотрим обратимую реакцию \(\mathrm{A + B \rightleftharpoons C + D}\). В начале обычно преобладает прямая реакция: исходных веществ много, поэтому \(v_{\text{прям}}\) велика, а продуктов мало и \(v_{\text{обр}}\) мала. По мере накопления продуктов прямая реакция замедляется, а обратная ускоряется.
В момент, когда скорости становятся равными, устанавливается состояние химического равновесия. Концентрации всех веществ при этом постоянны, но не обязательно равны между собой. Равенство скоростей — динамическое условие равновесия, а постоянство концентраций — его наблюдаемое проявление.
Для реакции \(\mathrm{N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3}\) сначала \(v_{\text{прям}}>v_{\text{обр}}\). По мере образования аммиака скорость обратной реакции возрастает. В равновесии \(v_{\text{прям}}=v_{\text{обр}}\), поэтому количество \(\mathrm{N_2}\), \(\mathrm{H_2}\) и \(\mathrm{NH_3}\) остаётся постоянным.
Равенство скоростей не означает остановку реакций и не означает равенство концентраций веществ. В состоянии равновесия обе реакции идут одновременно с одинаковыми скоростями.
Что происходит с прямой и обратной реакциями в состоянии химического равновесия?
Главное
- Химическое равновесие устанавливается при равенстве скоростей прямой и обратной реакций: \(v_{\text{прям}}=v_{\text{обр}}\).
- Равновесие динамическое: обе реакции продолжаются, а концентрации веществ остаются постоянными.
- Равенство скоростей не означает равенства концентраций веществ.