чистым веществом при той же температуре. Активность вещества в растворе является его эффективной концентрацией. Она определяется так:

а = yN,(У.37)

где 7 — коэффициент активности. Тогда

И = д° + РТ 1п а.(У.38)

Естественно, что в идеальном растворе а = N.

Активности определяют экспериментальными методами, в основе которых лежит изучение различных равновесий с участием растворов. При этом, зная активность вещества в одной из частей системы, подчиняющейся идеальным законам, находят его активность в равновесном с нею реальном растворе.

§ 33. О ХИМИЧЕСКОМ РАВНОВЕСИИ

Равновесием называется термодинамическое состояние химической системы, не изменяющееся во времени при данных внешних условиях ее существования и характеризующееся минимальным значением изотермных потенциалов.

Равновесие химических реакций динамическое, подвижное, так как в такой системе одновременно протекают взаимно противоположные процессы: образование из исходных веществ продуктов реакции и из продуктов реакции — исходных веществ. О совершающихся в химической системе превращениях можно судить по уравнениям реакций. Они дают наглядное представление о ходе химического процесса, позволяют установить количественные соотношения между участвующими в них веществами и выполнять разнообразные расчеты, связанные с количественной стороной процесса. Однако из химического уравнения неясно, какому соотношению между исходными веществами и продуктами реакции отвечает состояние равновесия и в каком положении относительно равновесия будет находиться данная реакция.

Закон действующих масс и константа равновесия. Химическое равновесие в гомогенной среде. Гомогенной называется такая си-етема, внутри которой нет поверхностей раздела, отделяющих одну часть системы от другой. Это может быть, например, газовая смесь, различные жидкие растворы и др.

Рассмотрим химическую реакцию между газообразными веществами:

аА + ЬВ+лсС + йО,(У.39)

где а, Ъ,с,й — стехиометрические коэффициенты, или число молей,

веществ А, В, С, Б соответственно. В таком виде химическое уравнение говорит о том, что реакция одновременно идет в обоих направлениях. Примем, что в направле-

нии слева направо реакция идет с положительным тепловым эф-'ектом.

Если в начальный период скорости протекания реакции в прямом и обратном направлениях не одинаковы, то по мере приближения к состоянию равновесия они становятся близкими друг к другу, а при равновесии достигают равных значений. В таком состоянии системы суммы химических потенциалов исходных веществ и продуктов реакции должны быть равны друг другу.

При заданных внешних условиях наибольшее влияние на скорость протекания реакции оказывает концентрация реагирующих веществ. Зависимость между этими величинами четко определена законом действующих масс, согласно которому при постоянной температуре скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, причем каждое из них влияет на скорость в степени, равной стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.

Следовательно, для состояния равновесия реакции(У.39) должно быть

гдеи к2 — константы скоростей реакции;

С а, Св, Сс, Со — концентрации веществ, выраженные в молях на литр.

сс с

— ^1 — к СП" * =

где Кс— константа равновесия реакции.

Таким образом, в состоянии равновесия отношение концентрации веществ, стоящих в правой части уравнения, к концентрации веществ, стоящих в его левой части, есть величина постоянная.

Константа равновесия реакции может быть выражена и иными путями. Если вещества, участвующие в реакции, газообразные и подчиняются уравнению идеальных газов (при малых и умеренных давлениях), то

РсРр к РЬв ~ "

Здесь рс, Ро, Ра, Рв-

парциальные давления соответствующих газообразных веществ, ат.

Кс и Кр связаны между собой зависимостью

Кр = Кс (ЯТ)

(У.42)

где Дп = (с -\-й — а — Ь) Естественно, что при Дп =

-изменение числа молей веществ в результате реакции. О

Кр = Кс