化学平衡

(重定向自化學平衡

化学平衡(英語:Chemical equilibrium)是指在宏观条件可逆反应中,化学反应正逆反应速率相等,且反应物濃度和生成物浓度不再改變的状态。

化学平衡
平衡类型
上级分类平衡 (物理學)、​化学稳态 编辑

化学平衡也是化学热力学的主要研究內容。

化學平衡的特徵

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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。根据勒沙特列原理,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,雖然宏觀下物質的量不再改變,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質的量恒定不再改變。
  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

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直接標誌

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  • 正逆反應速率相等
  • 反應物與生成物物質的量不再改變

間接標誌

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  • 反应前后气体体积不同的反应,气体体积不发生改变。
    • 如反应 ,若其体积不发生改变,则说明已经达到平衡。
  • 反应物和生成物颜色不同的反应,混合物的颜色不发生改变。
    • 如反应 (红棕色) (无色),若混合气体颜色不发生改变,则说明已经达到平衡。
  • 反应前后气体体积不同的反应,气体密度不发生改变。
    • 如反应 ,若混合气体密度不发生改变,则说明已经达到平衡。
  • 反应体系的热量不再发生变化。
    • 如反应 ,若混合气体不放热或吸热,则说明反应已经达到平衡。

熱力學

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判斷化學反應是否平衡,還可使用此式判斷

ΔrGmνΑμΑ=0

其中,μA是指反应中A物质的化学势。也就是说,化学反应达到平衡状态,意味着生成物的吉布斯自由能G达到最小。理论上来讲,对于产物已知的化学反应,应用吉布斯最小自由能法,结合反应物和生成物的热力学数据,就可以计算出平衡产物。

化学平衡反应的种类以及示例

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1.一般化学平衡(可逆反应)

  • 平衡示例:
    •  

2.溶解平衡

  • 平衡示例:
    •  

3.沉淀平衡

  • 平衡示例:
    •  

4.电离平衡

  • 平衡示例:
    • 弱酸: 
    • 弱碱: 
    •  

參見

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