63308

mrówczanu metylu i wody (szybkość estryfikacji v_e) będzie proporcjonalna do iloczynu stężeń molowych substratów - alkoholu i kwasu:

v_e = ke[CHjOH][HCOOH]

Współczynnik kc nazywany jest stalą szybkości reakcji. Z kolei szybkość reakcji odwrotnej - reakcji hydrolizy estru wodą - będzie zależeć od stężeń mrówczanu metylu i wody. Szybkość jej oznaczymy przez v_h.

vh~kh[HC00CHs][H₂0]

Na początku prędkość reakcji v_f ma dużą wartość, bo stężenia substratów są duże, a prędkość reakcji hydrolizy jest mała vh, bo stężeiua produktów we wczesnych etapach reakcji są bliskie zeru. Z czasem osiągany jest stan, w którym w jednostce czasu powstaje dokładnie tyle samo moli estru, ile rozkłada się do alkoholu i kwasu. Wówczas stężeiua pizestają się już zmieniać w czasie. Mówimy, że osiągnięty został stan równowagi dynamicznej. Z warunku na jednakową prędkość reakcji w obie strony (v_e= v_h) wynika wzór na warunek równowagi dla tego przypadku (w tyciu codziennym z podobną sytuacją motany się spotkać, np. w demografii -populacja mieszkańców w danym kraju nie zmienia się, kiedy liczba narodzin w miesiącu równa się liczbie zgonów w tym samym czasie)-.

ICJCH3OH ][HCOOH]= k,,[HC00CH3](H₂0]

czyli:

k_c [HCOOCHJ-tH.O] k_h ~ [CH ,OH]• [HCOOH]

Iloraz stałych szybkości k«/kh oznaczamy dużą literą K i nazywamy stężeniową stałą równowagi.

_K [HCOOCH _t) • [H ,Q] ^c " [CHjOHJ-[HCOOH)

Wartość stałej równowagi dla danej reakcji obliczonej wg powyższego wzoru jest zależna jedynie od temperatury (a dla gazów również od ciśnienia i objętości). Zależność stałej równowagi od temperatury wynika z wpływu temperatury na stale szybkości reakcji k, 1 kj, (jakościowo wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych opisuje reguła vant Hoffa, a ilościowo równanie A rrheniusa).

Obecnie będą nas interesować tylko zagadiueiua rachunkowe poświęcone obliczaniu stężeń w stanie równowagi na podstawie stałej równowagi i znajomości stężeń początkowych lub wyznaczaniu stałych równowagi z danych pomiarowych. Uogólnieniem podanego pow^ryżej wzoru na stałą równowagi jest prawo działania mas, które sformułowali Guldberg i Waage w latach 1864 - 1879). Prawo to brzmi następująco:

W danej temperaturze »v stanie równowagi iloczyn ułamków molowych produktów reakcji podniesionych do odpowiednich potęg podzielony przez iloczyn ułamków molowych substratów podniesionych do odpowiednich potęg ma wartość stalą.

Wykładnikami potęgowymi w prawie działama mas są współczynniki występujące w zbilansowanym równaniu reakcji chemicznej.

Dla reakcji między A i B danej ogólnym równaniem: mA + 11B S pC + qD

wyrażeme na stałą równowagi K* będzie miało postać:

K

6.1

(X_C)^P-(X_D)^<> x (x_Ar-(x_Br