Równowaga chemiczna w układach wielofazowych

Prawo działania mas może być uzasadnione na podstawie teorii kinetycznej przede wszystkim dla układów gazowych. Opierając się na prawie roztworów van’t Hoffa {§ 43), można stosować je w wielu przypadkach również i do reakcyj w roztworach.

Jeśli w reakcji odwracalnej obok gazów bierze udział jedna lub . kilka substancji stałych, jak to ma miejsce np. podczas reakcji pary wodnej z rozżarzonym węglem:

C -f H2Or-iCO -f H, wyrażenie na stałą równowagi przyjmie nieco inną postać. Każda substancja stała, a więc w obecnym przykładzie węgiel, stykając się z fazą gazową wytwarza parę nasyconą, której ciśnienie, zgodnie z regułą faz Gibbsa, zależy jedynie od temperatury, a prawie wcale nie zależy od obecności innych substancji gazowych. Chociaż więc prężność pary nasyconej substancji stałej w temperaturach niezbyt wysokich jest tak mała, że nie można jej zmierzyć, trzeba jednak przyjąć, że para ta jest obecna w fazie gazowej. Dla omawianej reakcji w stanie równowagi spełnione być muszą następujące warunki:

– 1. [C] = const. Stężenie par węgla w fazie gazowej jest proporcjonalne do jego ciśnienia cząstkowego, a to w obecności substancji stałej w niezmiennej temperaturze jest również niezmienne.

– 2. —I5?l = jf' zgodnie z prawem działania mas. W ostatnim [C]-[H20] 3 równaniu można stężenie par węgla przenieść na prawą stronę i jako stałe połączyć ze stałą K'. Otrzyma się w ten sposób:

Ogólnie mówiąc, do wyrażenia na stałą równowagi reakcji odwracalnej, w której prócz substancji gazowych (albo substancji rozpuszczonych) biorą też udział i substancje stałe, wchodzą stężenia tych tylko

Chemia nieorganiczna reagentów, które występują wyłącznie w fazie gazowej (albo w roztworze), pominięte są natomiast stężenia substancji obecnych w stanie stałym.