平衡

物理过程的平衡

只有在给定的温度下，封闭系统才可能达到平衡。
两种相反的力以相同的速率发生，存在一个动态但稳定的条件。
系统的所有可测量性质保持不变。

平衡是指在给定温度下，它的一个参数值恒定。这些量在任何阶段的大小表明了物理过程在达到平衡之前进行的程度。

过程	结论
液体⇌蒸汽 H₂O (s)⇌₂O(左)	P_H₂O给定温度下的常数
溶质(s0⇌溶质(溶液)	在一定温度下，溶液中溶质的浓度是恒定的。
气体(g)⇌气体(aq)	[气体(aq)]/[气体(g)]在给定温度下是常数。

化学过程的平衡

当正向和反向反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度保持不变。这是化学平衡的阶段。让我们考虑下面的可逆反应。

A + b⇌c + d

反应开始时，C和D的浓度为零。随着时间的推移，C和D的浓度增加，而A和B的浓度下降。这样，正向反应速率降低，反向反应速率增加。最后，当两个反应以相同的速率发生时，即系统达到平衡。

化学平衡定律和平衡常数

平衡混合物中的浓度由平衡方程关系式如下。(古尔伯格和瓦吉1864年)

' K_c = ([C] [D]) /([一][B]) '

在那里,K_c为平衡常数，RHS上的表达式称为平衡常数表达式。

平衡法:在给定温度下，平衡化学方程中生成物浓度上升到各自化学计量系数的乘积除以反应物浓度上升到各自化学计量系数的乘积有一个常数值。

如果一般反应是这样写的:

aA + bB⇌cC + dD

其平衡常数为:

' K_c = ([C] _c [D] _d) /([一]_a [B] _b)”

反向反应的平衡常数是正向反应的平衡常数的倒数。

齐次平衡

在均匀体系中，所有的反应物和生成物都处于同一相。下面是一些例子。

N₂(g) + 3H₂(g)⇌2NH_3.(g)

CH_3.COOC₂H₅(l) + H₂O (l)⇌_3.COOH (aq) + C₂H₅哦(aq)

气体体系的平衡常数

平衡常数用反应物和生成物的摩尔浓度表示。但对于含有气体的反应，用分压表示平衡常数更为方便。

我们知道理想气体方程是

“pV = nRT”

或者,“p = n / V \ RT”

在这个方程中，n是摩尔数，V是体积。我们知道mol /单位体积等于浓度所以' n/V=c '

因此，上式可以写成:

“p = cR \ T '

我们也可以写成p = [gas] RT

R = 0.0831巴升/摩尔K

在温度恒定时，气体的压力与其浓度成正比。(波义耳定律)

现在让我们考虑一下下面的反应。

H₂(g) + I₂⇌2HI (g)

平衡常数可以写成:

' K_c =((嗨(g)) _2) / ((H_2 (g)] [I_2 (g)))”

或者,“K_c = ((p_(你好))^ 2)/ ((p_ (H_2)) (p_ (I_2)))”

由于p_嗨= [HI (g)

p_我₂=我₂(g)] RT

p_H₂= [H₂(g)] RT

因此，上式可以写成:

' K_p =((嗨(g)) ^ 2 (RT) ^ 2) / ((H_2 (g)] RT (I_2 (g)] RT)”

或者,' K_p =((嗨(g)) ^ 2) / ((H_2 (g)] [I_2 (g))) = K_c '

在这个例子中，K_p= K_c，但情况并非总是如此。

异构平衡

有一个以上相的系统的平衡称为非均相平衡。这种平衡通常包括纯固体或纯液体。在这种情况下，平衡式可以简化，因为纯固体或纯液体的摩尔浓度是常数。但当涉及到气体时，就会有变化。让我们考虑下面的例子。

CaCO_3.(s)⇌CaO (s) + CO₂(g)

对于这个方程，

' K_c =([曹(s)][二氧化碳(s)]) / ((CaCO_3 (s)])”

因为CaCO的摩尔浓度_3.和CaO为常数，因此修正后的反应平衡常数为

K”_c=[有限公司₂(g))

或者,K_p= p_{有限公司_3.}