Закон действующих масс
Зако́н де́йствующих масс (закон действия масс), при установившемся химическом равновесии определяет соотношение между концентрациями продуктов химической реакции и исходных реагентов (в химической термодинамике) и зависимость скорости реакции от концентраций компонентов (в химической кинетике). Закон действующих масс сформулирован в 1864–1867 гг. норвежскими учёными К. М. Гульдбергом и П. Вааге, назвавшими «действующей массой» вещества его количество в единице объёма (концентрацию). Термодинамический вывод закона действующих масс сделан Дж. У. Гиббсом в 1875 г. Исходя из предположения, что скорость реакции определяется вероятностью столкновения вступающих во взаимодействие частиц, Гульдберг и Вааге в 1879 г. предложили кинетический вывод закона.
Для химической реакции в состоянии равновесия закон действующих масс может быть представлен общим уравнением: , где – химический потенциал -го компонента системы, – стехиометрический коэффициент (положительный для продуктов реакции, отрицательный для реагентов). Для реакций в растворах закон действующих масс записывают через произведение активностей компонентов: , где – константа равновесия. В случае идеальных растворов вместо активностей компонентов используют концентрации реагирующих и образующихся в растворе частиц – молекул, ионов (константа равновесия ). Для реакций в газах активности заменяют летучестями (константа равновесия ); если реагирующую систему можно считать идеальной газовой смесью, вместо летучестей применяют парциальные давления компонентов (константа равновесия ). Поскольку при химическом равновесии суммарная скорость обратимой реакции обращается в ноль, для равновесного отношения концентраций продуктов реакции и исходных веществ закон действующих масс может быть записан в виде: , где и – константы скорости прямой и обратной реакций.
Закон действующих масс позволяет оптимизировать химические стадии производственных процессов, на основании термодинамических данных предсказывать равновесные состояния химических процессов при изменении условий их протекания.