Начальные и равновесные концентрации
Начальная концентрация показывает содержание вещества в реакционной смеси до протекания реакции, а равновесная концентрация — его содержание после установления химического равновесия. В расчётах важно не подменять одну величину другой.
Формулы связи
При переходе от начального состояния к равновесному концентрация изменяется на величину \(\Delta c\). Для исходного вещества, которое расходуется, концентрация уменьшается; для продукта реакции — увеличивается.
Здесь \(\Delta c\) берут со знаком: для реагента \(\Delta c<0\), для продукта \(\Delta c>0\). Поэтому для израсходованного реагента часто записывают \(c_{\text{равн}}=c_0-x\), а для образовавшегося продукта — \(c_{\text{равн}}=c_0+x\). Величина \(x\) определяется по уравнению реакции и коэффициентам веществ. Такой способ удобно оформлять в таблице изменения концентраций.
Для реакции \(\mathrm{H_2+I_2\rightleftharpoons 2HI}\) начальные концентрации равны: \(c_0(\mathrm{H_2})=1{,}0\) моль/л, \(c_0(\mathrm{I_2})=1{,}0\) моль/л, \(c_0(\mathrm{HI})=0\). Если к равновесию прореагировало \(x=0{,}4\) моль/л водорода и иода, то \(c_{\text{равн}}(\mathrm{H_2})=c_{\text{равн}}(\mathrm{I_2})=1{,}0-0{,}4=0{,}6\) моль/л, а \(c_{\text{равн}}(\mathrm{HI})=0+2\cdot0{,}4=0{,}8\) моль/л. Полученные значения используют в выражении константы равновесия.
Равновесие не означает, что концентрации реагентов и продуктов одинаковы или что реакция полностью прекратилась. При равновесии концентрации постоянны во времени, но прямая и обратная реакции продолжаются. Также нельзя считать начальной концентрацию после добавления вещества или изменения условий.
В реакции \(\mathrm{A\rightleftharpoons B}\) начальная концентрация \(\mathrm{A}\) равна \(0{,}80\) моль/л, а к равновесию израсходовано \(0{,}25\) моль/л. Чему равна равновесная концентрация \(\mathrm{A}\)?
Главное
- \(c_0\) относится к исходной смеси, а \(c_{\text{равн}}\) — к состоянию равновесия.
- Для расходуемого вещества используют \(c_{\text{равн}}=c_0-x\), для продукта — \(c_{\text{равн}}=c_0+x\) с учётом коэффициентов реакции.
- Равновесные концентрации постоянны, но реакции в системе продолжаются.