Zákon působících mas

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 6. listopadu 2019; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Zákon hmotnostního působení stanovuje poměr mezi hmotnostmi reagujících látek při chemických reakcích v rovnováze , jakož i závislost rychlosti chemické reakce na koncentraci výchozích látek. Zákon masové akce objevili v letech 1864-1867 norští vědci K. Guldberg (1836-1902) a P. Waage (1833-1900).

Zákon hromadného působení platí pouze pro plyny a kapalné látky (homogenní soustavy) a neplatí pro reakce zahrnující pevné látky (heterogenní soustavy).

Zákon hromadného působení v chemické kinetice

Zákon hmotnostního působení v kinetické podobě (základní rovnice kinetiky) říká, že rychlost elementární chemické reakce je úměrná součinu koncentrací reaktantů v mocninách rovných stechiometrickým koeficientům v reakční rovnici pro elementární reakci [1 ] . Tento postoj formulovali v letech 1864-1867 norští vědci K. Guldberg a P. Waage . Pro elementární chemickou reakci:

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

zákon působení hmoty lze zapsat jako kinetickou rovnici tvaru:

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

kde je rychlost chemické reakce , je konstanta rychlosti reakce . $proti$ $k$

U komplexních reakcí obecně není tento vztah splněn. Přesto lze řadu komplexních reakcí podmíněně považovat za řadu po sobě jdoucích elementárních kroků s nestabilními meziprodukty, formálně ekvivalentní přechodu z výchozího stavu do konečného stavu v „jednom kroku“. Takové reakce se nazývají formálně jednoduché [2] . Pro formálně jednoduché reakce lze kinetickou rovnici získat ve tvaru:

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

(pro tři výchozí materiály, podobné výše uvedené rovnici). Zde , , je pořadí reakce s ohledem na látky , , respektive, a součet je obecné (nebo celkové) pořadí reakce. , , se nemusí rovnat stechiometrickým koeficientům a nemusí být nutně celé číslo. za určitých podmínek se může rovnat nule. $n_{1}$ $n_{2}$ ${\displaystyle n_{3))$ $A_{1}$ $A_{2}$ $A_{3}$ ${\displaystyle n=n_{1}+n_{2}+n_{3))$ $n_{1}$ $n_{2}$ ${\displaystyle n_{3))$ $n$

Zákon hromadného působení v chemické termodynamice

V chemické termodynamice zákon hromadného působení uvádí do vztahu rovnovážné aktivity výchozích látek a reakčních produktů podle vztahu:

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

kde

a_{i}

- činnost látek. Místo aktivity lze použít koncentraci (pro reakci v ideálním roztoku), parciální tlaky (reakce ve směsi ideálních plynů), fugacitu (reakce ve směsi reálných plynů);

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

- stechiometrický koeficient (u výchozích látek se bere jako záporný, u produktů - jako kladný);

K_{a}

je chemická rovnovážná konstanta . Index "a" zde znamená použití hodnoty aktivity ve vzorci.

V praxi se ve výpočtech, které nevyžadují zvláštní přesnost, hodnoty aktivity obvykle nahrazují odpovídajícími hodnotami koncentrací (pro reakce v roztocích) nebo parciálních tlaků (pro reakce mezi plyny). Rovnovážná konstanta je označena resp . Poprvé byl zákon hromadného působení odvozen z kinetických reprezentací Guldbergem a Waagem a jeho termodynamickou derivaci podal van't Hoff v roce 1885 [3] . $K_{c}$ $K_{p}$

Příklad: pro standardní reakci

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

chemická rovnovážná konstanta je určena vzorcem

{\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} )))

Poznámky

↑ Krasnov K. S., Vorobyov N. K., Godnev I. N. a další.Fyzikální chemie. Ve 2 knihách. Rezervovat. 2. Elektrochemie. Chemická kinetika a katalýza: Proc. pro univerzity. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M .: Vyšší. škola, 1995. - 319 s. — ISBN 5-06-002914-X
↑ Stromberg A. G., Semchenko D. P. Fyzikální chemie: Proc. pro chemicko-techn. specialista. univerzity / Ed. A. G. Stromberg. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M .: Vyšší. škola, 1988. - 496 s.
↑ Krasnov K. S., Vorobyov N. K., Godnev I. N. a další.Fyzikální chemie. Ve 2 knihách. Rezervovat. 1. Struktura hmoty. Termodynamika: Proc. pro univerzity. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M .: Vyšší. škola, 1995. - 512 s. — ISBN 5-06-002913-1