Chemická rovnováha

Reakční kinetika sleduje, jakými cestami, tj. přes jaké reakční meziprodukty, reakce probíhá a jaká je rychlost jednotlivých reakčních stupňů. Podle kinetické teorie jsou všechny částice hmoty v neustálém pohybu. Rychlost chemické reakce, která je vyjádřena úbytkem výchozích látek, bude jistě tím větší, čím větší počet částic se srážkami vytvoří a pak rozpadne v produkty.

Za stálé teploty závisí počet srážek, a tím i rychlost, jakou reakce probíhá, na počtu částic reagujících látek přítomných v daném okamžiku ve vymezeném objemu reagujícího systému, neboli na molární koncentraci těchto látek.

Vztahy pro reakční rychlost formulovali pro homogenní soustavy C. M. Guldberg a P. Waage v zákon o působení hmoty. Podle tohoto zákona je rychlost chemické reakce za jinak konstantních podmínek přímo úměrná součinu molárních koncentrací reagujících, látek. Přitom je každá koncentrace umocněna příslušným koeficientem z vyčíslené chemické rovnice, znázorňující výchozí a konečný stav reakce.

Obecně je každá reakce vratná a záleží na podmínkách (teplotě, tlaku, přítomnosti katalyzátoru), zda proběhne prakticky jen jedním nebo zda probíhá oběma směry.

Chemická rovnováha je charakterizována rovnovážnou konstantou.

Při chemické rovnováze vzniká v určitém okamžiku dvěma protichůdnými reakcemi právě takové množství produktů, jaké se zároveň spotřebuje, a koncentrace reagujících látek se dále bez vnějšího zásahu nemění. Ustavení chemické rovnováhy tedy neznamená, že by reakce přestala probíhat. Hovoříme proto o dynamické rovnováze. Změníme-li koncentrace některé z reagujících látek vnějším zásahem do reakčního systému, poruší se rovnováha a reakce probíhá ve směru opětného ustavení rovnováhy. Také změna teploty vyvolá posun rovnováhy, v tomto případě se rychlostní konstanty i hodnota rovnovážné konstanty změní.

Termodynamické rovnovážné konstanty

Důkladným studiem reakční rovnováhy v širokém rozmezí koncentrací zjišťujeme, že tvrzení o nezávislosti rovnovážné konstanty na koncentraci látek ve směsi (a to i takových látek, které se reakce neúčastní), je oprávněné jen ve velmi zředěných roztocích. Při větších koncentracích se částice přítomné v reakční směsi navzájem ovlivňují, nechovají se „ideálně", působení látek je pak závislé na jejich aktivitě, nikoliv na koncentraci (viz též Koeficient molární aktivitní ).

Rovnováhy v heterogenních soustavách

Vztahy pro rovnovážnou konstantu chemické reakce platí pro pochody probíhající mezi molekulami, atomy nebo ionty, a to v homogenních i heterogenních soustavách. V analytické chemii to znamená, že zákona o působení hmoty můžeme používat pro srážecí i extrakční rovnováhy. Podle dohody považujeme aktivity čistých tuhých nebo kapalných látek za jednotkové.

Jaroslava Vávrová