化學平衡
質量作用定律(law of mass action)
假設你把一個反應跑很多次,每次起始的量都不同,並且總是等它不再變化為止。然後你計算最終各量的某個特定比值。一個了不起的發現——由古德貝格和瓦格在1860年代得出——是:只要溫度相同,這個比值每次都得到同一個數。質量作用定律正是告訴你該如何構造這個比值的規則。
該定律指出:對一個配平的反應,平衡時各產物濃度(各按其化學計量係數取冪)的乘積,除以反應物同樣構造的乘積,等於一個常數——平衡常數。簡而言之,它就是 K 背後的配方:哪些物質放在分子上、哪些放在分母上、各取幾次冪。這些冪次是配平方程式中的係數,而不是你測出來的任何東西。
它為何重要:質量作用定律把「反應會安定到某種平衡」這一含糊想法,變成一個精確、可檢驗的方程。誠實的提醒有兩點。其一,K 中的係數來自總的配平方程,而速率定律裡的冪次來自機理——兩者未必一致。其二,嚴格說該定律應使用活度而非原始濃度,所以它在稀溶液或理想條件下最為成立。
對於 aA + bB ⇌ cC + dD,質量作用定律寫作 K = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)。配平方程中的係數 a、b、c、d 成為冪次——這一行就是平衡常數的全部配方。
產物比反應物,各按其係數取冪。
不要把 K 中的冪次和速率定律中的級數混淆。K 的冪次總是來自配平的總反應方程;速率定律的級數來自實驗測定的機理,二者可能不同。
又稱
另見