которых труднорастворимые соединения1 находятся как среди исходных, так и конечных продуктов реакции:

| СаС03 + Ka$Q4^:|CaS04 4- К2С03 | ВаС03 4- K2S04 ^ |BaS04 4- К2С03

В подобных реакциях равновесие смещается в сторону образования того вещества, которое менее растворимо. В первой реакции равновесие смещено справа налево, так как растворимость СаС03 намного меньше, чем CaS04 (см. приложение 4 в конце книги). Во второй реакции, наоборот, равновесие смещено слева направо, ибо ВаС03 более растворим, чем BaS04.

При написании уравнений реакций, протекающих между ионами в растворах электролитов, руководствуются правилом:

Реакции между ионами в растворах электролитов идут практически до конца в сторону образования газов, осадков, слабых электролитов или комплексных ионов — вообще в сторону образования продуктов, уходящих из сферы реакции.

Иными словами, равновесие реакции смещается в сторону образования веществ с меньшей концентрацией ионов в растворе.

Реакции, которые протекают одновременно в противоположных направлениях, называются обратимыми.

Такие реакции обозначаются противоположно направленными стрелками.

Реакцию, протекающую слева направо, называют прямой, а противоположную — обратной.

Такое состояние системы, при котором скорости прямой и обратной реакций равны, называется химическим равновесием.

Химическое равновесие является динамическим равновесием и обусловливается не тем, что процесс прекращается, а равенством скоростей двух противоположных процессов; число образующихся в единицу времени молекул при этом равно числу распадающихся. По достижении химического равновесия состав системы не изменяется.

Обратимая реакция, протекающая в растворе электролита, может быть выражена общим уравнением:

A+B^C+D

где А и В — исходные вещества, С и D — образующиеся вещества.

Обозначим молярные концентрации вещества А, В, С и D через С А, Св, Сс, Cd; скорость прямой реакции через vlt скорость обратной реакции — через v2. Тогда скорость прямой реакции будет пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ: иг = Кг С А Св, где К — коэффициент пропорциональности, или так называемая константа скорости реакции, зависящая от природы взаимодействующих веществ и от условий реакции (температуры, давления и катализатора). Скорость обратной реакции (v2) взаимодействия ChD с образованием АиВ выразится уравнением: щ = /С2 Сс Cd, где К2 — также коэффициент пропорциональности.

Скорость реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ. Поскольку концентрации вещества АиВ в начале реакции максимальны, максимальна и скорость прямой реакции По мере взаимодействия между А и В (и образования веществ ChD) концентрации вещества АиВ постепенно уменьшаются, а вместе с тем уменьшается и скорость прямой реакции.

Напротив, скорость обратной реакции (v2) вначале равна нулю и увеличивается с возрастанием концентраций веществ ChD, получающихся в результате реакции между АиВ. Таким образом, в обратимом химическом процессе скорость прямой реакции постепенно уменьшается, а обратной — возрастает.

Уменьшение скорости прямой реакции и увеличение обратной (и2) приводят к установлению в системе динамического равновесия. При равновесии скорости обеих реакций равны, т. е. vx = = v%, а следовательно,

или

сссп

К.

Так как К\ и К2 — постоянные величины, то их отношение является также величиной постоянной. Обозначив ее буквой K(J^T = K^j, получим

CCCD

САСВ

Это уравнение в математической форме выражает закон действия масс, который в наиболее общей форме можно формулировать следующим образом.

При обратимых реакциях равновесие наступает тогда, когда отношение произведения равновесных концентраций образующихся веществ к произведению концентраций веществ, вступающих в реакцию, становится равным некоторой постоянной для данной химической реакции величине К, называемой константой химического равновесия.

Величина К меняется с температурой и давлением, а от концентрации реагирующих веществ не зависит.

Сущность константы химического равновесия состоит в том, что если изменить концентрацию одного из компонентов, участвующих в равновесии, то, в свою очередь, концентрации всех других компонентов изменятся таким образом, что К останется постоянной, т. е. сохранит свое прежнее значение.

Для обратимой реакции, в которой вещества участвуют в количестве не одной, а нескольких грамм-молекул, например mA -f--f- пВ = рС + qt>> где т, п, р, q — число грамм-молекул веществ А, В, С и D, участвующих в реакции, уравнение равновесия принимает вид:

к = с"ссЪ

Закон действия масс имеет важное значение в химии. Однако он строго соблюдается только для неэлектролитов и слабых электролитов в разбавленных растворах. Сильные электролиты и слабые электролиты в концентрированных растворах закону действия масс не подчиняются.

Величина константы электролитической диссоциации сильных электролитов не остается постоянной для разных концентрации. Так, например, для 3,2, 0,1 и 0,01 н. растворов хлористого калия (п