I. ÐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG
1. Trường hợp cân bằng giữa các khí có thể xem như khí lý tưởng a Hằng số cân bằng K C
Xét phản ứng cân bằng:
Gọi lần lượt là hằng số vận tốc của phản ứng thuận và nghịch. Giả sử phản ứng thuận cũng như phản ứng nghịch đều thuộc loại đơn giản (nghĩa là phản ứng chỉ xảy ra trong một giai đoạn, bậc phản ứng riêng phần của mỗi tác chất bằng hệ số tỉ lượng nguyên tối giản đứng trước mỗi tác chất trong phản ứng).
Vận tốc phản ứng thuận là: v1 = k1[A][B]
Vận tốc phản ứng nghịch là: v-1 = k - 1[C][D]
Giả sử lúc bắt đầu phản ứng, chỉ có A, B hiện diện. Vận tốc phản ứng thuận lúc đầu rất lớn, vận tốc phản ứng nghịch bằng không. Phản ứng càng xảy ra lâu, nồng độ các tác chất A, B càng giảm , nồng độ các sản phẩm C, D càng tăng
.
Như vậy, giảm dần theo thời gian, còn tăng dần theo thời gian. Sau một thời gian vận tốc phản ứng thuận v1 sẽ bằng vận tốc phản ứng nghịch , lúc này phản ứng đạt trạng thái cân bằng, phản ứng được coi như xong.
v1 = v- 1
=> k1[A][B] = k_ 1[C][D]
=>
Vì là các hằng số vận tốc phản ứng, chỉ tùy thuộc nhiệt độ (và tùy thuộc bản chất của phản ứng), cho nên ứng với một nhiệt độ xác định (và một phản ứng xác định), ta có:
cb: cân bằng, chỉ nồng độ các chất C, D, A, B lúc đạt trạng thái cân bằng.
KC được gọi là hằng số cân bằng của phản ứng liên hệ đến nồng độ (mol/l). KC
chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất của phản ứng, mà không phụ thuộc vào nồng độ
các chất trong phản ứng.
Hệ thức trên biểu diễn sự liên hệ giữa nồng độ hóa chất (tức khối lượng của hóa chất) lúc cân bằng, chính là nội dung của định luật tác dụng khối lượng.
Có thể phát biểu định luật này như sau: Khi một phản ứng đồng thể đạt trạng thái cân bằng thì tỉ số tích số nồng độ sản phẩm với tích số nồng độ tác chất là một hằng số ở một nhiệt độ xác định.
Tổng quát với phản ứng: mA + nB pC + qD
người ta đã chứng minh rằng, giá trị KC:
ở T không đổi là một hằng số, Với [A], [B], [C], [D] là nồng độ của A, B, C, D lúc cân bằng.
Ví dụ: với phản ứng:
2NOCl(k) 2NO(k) + Cl2(k) thì hằng số cân bằng KC là: