質量作用平衡

質量作用平衡

基元反應是構成總反應的基本單元,恆溫下,基元反應的速率與各反應物濃度冪的乘積成正比,各反應物濃度的冪等於基元反應方程中各相應反應物的計量係數,這就是質量作用定律(law of mass action)。

化學家大多將熱力學用於確定化學反應平衡的狀態和平衡係數,以便獲得比如最優的收率或達到降低成本的目的。在製藥工程的范同內,先考慮保障藥物最佳化穩定的條件。這些條件能夠規定比如存放條件或加工條件。進一步而且重要的是可以弄清藥物好的溶解度的條件.以便最終獲得高的生物利用度。

基本介紹

  • 中文名:質量作用平衡
  • 外文名:Balance of mass action
  • 用途:確定化學反應平衡的狀態、係數
  • 代表科學家:挪威科學家古德貝格
概念,發展及原理,注意事項,

概念

當一孤立系統被擱置足夠長的時間之後,該孤立系會達到一種巨觀性質不隨時間變化的特殊狀態,這種巨觀性質不隨時變的狀態稱平衡態。在此之前的狀態稱非平穩態。值得強調的是,在微觀上平衡態系統的分子仍在作無規則的熱運動,但熱運動的平均效果不隨時間變化,故又稱熱動平衡
若把處於平衡態的孤立系分成若干個小的子系統,並把每個子系統隔離出來,會發現每個子系也同樣維持原來不隨時間變化的狀態。這說明孤立系處在平衡態時,其各部分都相互平衡,即各個子系統之間通過界面沒有熱相互作用,也沒有機械相互作用和質量相互作用,或者說它們處在熱平衡、力平衡和質量作用平衡中。

發展及原理

1867年挪威科學家古德貝格(Guldberg)和瓦格(Waage)在大量實驗的基礎上總結出一條規律:在一定溫度下,對於簡單眼應或者複雜反應中的任一基元反應來說,化學反應速率與反應物濃度以其化學計量係數為指數的乘積成正比。這就是質量作用定律。
質量作用平衡
上式稱為化學反應速率方程或動力學方程,它表明了反應速率與濃度等參數之間的關係。式中:k稱為速率常數;cA和cB分別為反應物A、B的濃度;反應物濃度的方次稱為該反應物的反應級數,如反應物A的反應級數為a,反應物B的反應級數為b,所有反應物級數的加和,稱為該反應的級數。k的物理意義是各反應物均為單位濃度時的反應速率。
不同的反應k值不同,對同一反應,k與反應物的濃度無關,但與溫度和催化劑有關,速率常數k一般是由實驗測定的。
質量作用定律只適用於基元反應。對於基元反應可以根據反應式直接寫出其速率方程式。

注意事項

①如果反應物中有純固體或純液體,它們的濃度可以看作常數,不寫入速率方程中。
②在稀溶液中進行的反應,若溶劑參與反應,因它的濃度幾乎維持不變,故也不寫入速率方程式。

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