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化學平衡

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化學平衡
平衡類型
上級分類平衡 (物理學)、​化學穩態 編輯

化學平衡(英語:Chemical equilibrium)是指在宏觀條件可逆反應中,化學反應正逆反應速率相等,且反應物濃度和生成物濃度不再改變的狀態。

化學平衡也是化學熱力學的主要研究內容。

化學平衡的特徵

當一個化學反應達到化學平衡後,需要外部變因恆定才能保持此平衡狀態。如果外部變因有所改變,此平衡狀態將被打破,反應將往另外一個平衡狀態進行。根據勒沙特列原理,當一個已達平衡的系統被變動,該系統會隨之改變,以抗衡該變動。

  1. 逆:化學平衡存在於可逆反應中。
  2. 等:正反應與逆反應速率相等。
  3. 動:化學平衡是一種動態平衡,也就是說,雖然宏觀下物量不再改變,但實際微觀上是物質不斷反應與生成。
  4. 定:宏觀下反應物與生成物的物量恆定不再改變。
  5. 變:條件改變,化學平衡就可能移動。
  6. 閉:一個化學平衡只存在於一個閉合系統,沒有物質的進入或離開。

化學平衡的判斷

直接標誌

  • 正逆反應速率相等
  • 反應物與生成物物量不再改變

間接標誌

  • 反應前後氣體體積不同的反應,氣體體積不發生改變。
    • 如反應,若其體積不發生改變,則說明已經達到平衡。
  • 反應物和生成物顏色不同的反應,混合物的顏色不發生改變。
    • 如反應(紅棕色)(無色),若混合氣體顏色不發生改變,則說明已經達到平衡。
  • 反應前後氣體體積不同的反應,氣體密度不發生改變。
    • 如反應,若混合氣體密度不發生改變,則說明已經達到平衡。
  • 反應體系的熱量不再發生變化。
    • 如反應,若混合氣體不放熱或吸熱,則說明反應已經達到平衡。

熱力學

判斷化學反應是否平衡,還可使用此式判斷

ΔrGmνΑμΑ=0

其中,μA是指反應中A物質的化學勢。也就是說,化學反應達到平衡狀態,意味著生成物的吉布斯自由能G達到最小。理論上來講,對於產物已知的化學反應,應用吉布斯最小自由能法,結合反應物和生成物的熱力學數據,就可以計算出平衡產物。

化學平衡反應的種類以及示例

1.一般化學平衡(可逆反應)

  • 平衡示例:

2.溶解平衡

  • 平衡示例:

3.沉澱平衡

  • 平衡示例:

4.游離平衡

  • 平衡示例:
    • 弱酸:
    • 弱鹼:

平衡混合物

體系處於平衡狀態時,反應物和生成物的混合物稱為平衡混合物。

參見