Химическое равновесие

Химическое равновесие –равновесие в химической реакции, частный случай термодинамического равновесия. Необходимым и достаточным условием химического равновесия является равенство суммы химических потенциалов продуктов реакции сумме химических потенциалов реагентов,

В суммах химические потенциалы умножены на соответствующие стехиометрические коэффициенты .

Для реакции СО +1/2О₂  = СО₂ условие химического равновесия выглядит так

Представим себе замкнутый объём с постоянным количеством вещества, одинаковыми в каждой точке и постоянными во времени температурой и давлением. Согласно II закону термодинамики, такая система должна стремится к минимуму своей свободной энергии Гиббса. Состояние с минимумом свободной энергии – термодинамическое равновесие. Допустим, что единственный процесс, который может протекать в нашем объеме – химическая реакция. Течение химической реакции обязано приближать систему к равновесию. В точке минимума свободной энергии будет выполнено описанное выше условие химического равновесия, одновременное будет достигнуто состояние полного термодинамическое равновесие в системе. В состоянии термодинамического равновесия для всех химических реакций выполняется условие химического равновесия.

Ситуация, которую мы только что рассмотрели (химические реакции – единственный процесс в системе) часто встречается в природе и технике. Именно поэтому специальное понятие о химическом равновесии сформулировано и находит своё применение.

В состоянии химического равновесия концентрации продуктов и реагентов связаны константой равновесия.

В состоянии химического равновесия концентрации продуктов и реагентов не меняются во времени, хотя химические реакции могут продолжаться. Если возможна только одна химическая реакция, постоянство концентраций, очевидно, требует равенства скоростей прямой и обратной реакции. А если реакций - несколько? Считают, что и в этом случае скорости прямой и обратной реакции равны для каждой протекающей реакции, т.е. выравниваются в каждой реакции независимо от других. Это условие детального равновесия, которое не может быть доказано, но объясняется на основании принципа микроскопической обратимости.