Ley de las masas actuantes

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La ley de acción de masas establece la relación entre las masas de las sustancias que reaccionan en reacciones químicas en equilibrio , así como la dependencia de la velocidad de una reacción química de la concentración de las sustancias iniciales. La ley de acción de masas fue descubierta en 1864-1867 por los científicos noruegos K. Guldberg (1836-1902) y P. Waage (1833-1900).

La ley de acción de masas es válida solo para gases y sustancias líquidas (sistemas homogéneos) y no se cumple para reacciones que involucran sustancias sólidas (sistemas heterogéneos).

La ley de acción de masas en cinética química

La ley de acción de masas en forma cinética (ecuación básica de la cinética) establece que la velocidad de una reacción química elemental es proporcional al producto de las concentraciones de reactivos en potencias iguales a los coeficientes estequiométricos en la ecuación de reacción para una reacción elemental [1 ] . Esta posición fue formulada en 1864-1867 por los científicos noruegos K. Guldberg y P. Waage . Para una reacción química elemental:

\nu_{1}\mathrm {A}_{1}+\nu_{2}\mathrm {A}_{2}+\nu_{3}\mathrm {A}_{3} \flecha derecha \mathrm {B}

la ley de acción de masas se puede escribir como una ecuación cinética de la forma:

v=kC_{A_{1}}^{\nu _{1}}C_{A_{2}}^{\nu _{2}}C_{A_{3}}^{\nu_{ 3}}

donde es la velocidad de una reacción química , es la constante de velocidad de reacción . $v$ $k$

Para reacciones complejas en general, esta relación no se cumple. Sin embargo, muchas reacciones complejas pueden considerarse condicionalmente como una serie de pasos elementales sucesivos con productos intermedios inestables, formalmente equivalentes a la transición del estado inicial al estado final en "un paso". Este tipo de reacciones se denominan formalmente simples [2] . Para reacciones formalmente simples, la ecuación cinética se puede obtener en la forma:

v=kC_{A_{1}}^{n_{1}}C_{A_{2}}^{n_{2}}C_{A_{3}}^{n_{3}}

(para los tres materiales de partida, similar a la ecuación anterior). Aquí , , es el orden de la reacción con respecto a las sustancias , , respectivamente, y la suma es el orden general (o total) de la reacción. , , puede no ser igual a los coeficientes estequiométricos y no necesariamente un número entero. bajo ciertas condiciones, puede ser igual a cero. $n_{1}$ $n_{2}$ ${\ estilo de visualización n_ {3}}$ $A_{1}$ $A_{2}$ $A_{3}$ ${\displaystyle n=n_{1}+n_{2}+n_{3))$ $n_{1}$ $n_{2}$ ${\ estilo de visualización n_ {3}}$ $norte$

La ley de acción de masas en la termodinámica química

En termodinámica química , la ley de acción de masas relaciona las actividades de equilibrio de las sustancias iniciales y los productos de reacción, según la relación:

K_{a}=\prod _{i=1}^{n}a_{i}^{{\nu }_{i))

dónde

ai}

- la actividad de las sustancias. En lugar de actividad, se puede utilizar concentración (para una reacción en una solución ideal), presiones parciales (reacción en una mezcla de gases ideales), fugacidad (reacción en una mezcla de gases reales);

{\ estilo de visualización {\ nu} _ {yo}}

- coeficiente estequiométrico (para sustancias de partida se toma como negativo, para productos - como positivo);

K_{a}

es la constante de equilibrio químico . El índice "a" aquí significa el uso del valor de la actividad en la fórmula.

En la práctica, en cálculos que no requieren especial precisión, los valores de actividad se suelen sustituir por los correspondientes valores de concentraciones (para reacciones en soluciones) o presiones parciales (para reacciones entre gases). La constante de equilibrio se denota por o respectivamente. Por primera vez, la ley de acción de masas se derivó de las representaciones cinéticas de Guldberg y Waage, y su derivación termodinámica fue dada por van't Hoff en 1885 [3] . $K_{c}$ $K_{p}$

Ejemplo: para una reacción estándar

\mathrm {a\,A+b\,B\ \rightleftharpoons \ c\,C+d\,D}

la constante de equilibrio químico está determinada por la fórmula

{\displaystyle K_{c}={c^{\mathrm {c} }(\mathrm {C} )\cdot c^{\mathrm {d} }(\mathrm {D} ) \over c^{\mathrm {a} }(\mathrm {A} )\cdot c^{\mathrm {b} }(\mathrm {B} )))

Notas

↑ Krasnov K. S., Vorobyov N. K., Godnev I. N. y otros Química física. En 2 libros. Libro. 2. Electroquímica. Cinética química y catálisis: Proc. para universidades. - 2ª ed., revisada. y adicional - M.: Superior. escuela, 1995. - 319 p. — ISBN 5-06-002914-X
↑ Stromberg A. G., Semchenko D. P. Química física: Proc. para tecnología química. especialista. universidades / ed. A. G. Stromberg. - 2ª ed., revisada. y adicional - M.: Superior. escuela, 1988. - 496 p.
↑ Krasnov K. S., Vorobyov N. K., Godnev I. N. y otros Química física. En 2 libros. Libro. 1. La estructura de la materia. Termodinámica: Proc. para universidades. - 2ª ed., revisada. y adicional - M.: Superior. escuela, 1995. - 512 p. — ISBN 5-06-002913-1