3. Направление протекания химических реакций в растворах

Обратимая реакция, уравнение которой можно записать в общем виде

протекает до состояния химического равновесия, которое характеризуется термодинамической константой равновесия

где a(D), a(G), a(A), a(B) - активности продуктов и реагентов в равновесной системе; f(D), f(G), f(A), f(B) - коэффициенты активности реагентов и продуктов; a, b, d, g - стехиометрические коэффициенты реактантов в уравнении реакции.

В тех случаях, когда ионную силу раствора можно считать равной нулю, а коэффициенты активности реактантов равными единице, данное равновесие можно охарактеризовать концентрационной константой равновесия:

где [D], [G], [A], [B] - равновесные концентрации продуктов и реагентов в растворе, моль/л.

Возможность протекания реакции определяется изменением энергии Гиббса процесса (изотермой химической реакции):

где ΔG и ΔG^o - изменения энергии Гиббса при протекании химической реакции в реальном и стандартном состояниях веществ соответственно, Дж; a(D), a(G), a(A), a(B) - реальные активности продуктов и реагентов в системе; R - газовая постоянная 8,31 Дж/моль- К; Т - абсолютная температура, К.

Выразив стандартное изменение энергии Гиббса через константу равновесия реакции

и подставив это выражение в формулу (1.9), получим

При проведении аналитических расчетов для определения возможности протекания реакции обычно принимают ионную силу раствора равной нулю и используют концентрации реактантов:

где c(D), c(G), c(A), c(B) - концентрации продуктов и исходных реактантов, моль/л.

Реакция протекает в прямом направлении, если изменение энергии Гиббса процесса имеет отрицательное значение ΔG < 0 и наоборот.