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有些化學作用在一個方向上不可逆地進行。一個例子是氫（H）氣體在氧氣（O）中燃燒以產生水，如公式2 H2 O2=>2 H2O所示。相反的反應，2 H2O=>；2 H2 O2在這些條件下，無論經過多長時間都不會發生。存在可逆反應，正如化學家克勞德·路易斯·伯托萊在1803年發現的那樣，可逆反應朝著一個方向發展，直到逆向反應成為最受歡迎的反應，使平衡成為可能，并使平衡常數的計算成為可能。帶燒杯的科學家根據許多科學家的努力及時揭示的數學關系推導出這些平衡常數。這些關系利用反應系統。一個簡單的例子是醋酸的電離，另一個例子是四氧化二氮氣體的可逆分解。在這些例子中，和所有例子一樣，平衡常數取決于溫度等系統條件。醋酸分解成一個正氫離子加上一個負的醋酸離子。使反應成為可逆的是這些離子能夠并且將重新組合成酸分子。其他的醋酸分子然后解離來取代那些重新組合。結果是平衡，得到了一個數學表達式。離子和酸的濃度通過表達式K=[H][Ac-]/[HAc]與平衡常數相關。邏輯上，逆反應的平衡常數是這個K的倒數，因為酸濃度變成分子，離子濃度變成分母。對于含有氮（N）和氧的四氧化二氮，化學反應寫為N2O4?2NO2在一個封閉系統中，這兩種物質比例的任何變化都取決于系統壓力的變化；每分解一個四氧化二氮分子，就會形成兩個二氧化氮分子，從而增加壓力。這需要能量，而且，不利于分裂。方程式為K=[NO2][NO2]/[N2O4]。對于乙酸而言，逆反應的平衡常數，以及所有反向反應的平衡常數，都是這個K的倒數。不可逆反應遵循與可逆反應相同的數學關系。在這種情況下，然而，如果我們考察正反應或反反應，分母就會變成0或無窮大。這表明平衡常數有一個相反的值，即無窮大或0。這樣的信息是無用的。還有一個有趣的現象是，通過消除一個反應，使其不可逆，從而推動反應完成從系統中產生的產物，如通過保留反應物的半透膜。

發表于 2020-09-18 05:40
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分類：科學教育

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