Закон за дејство на масата

Законот за дејство на масата (или Законот на Гулдберг и Ваге) е еден од основните закони на хемиската кинематика. Според него, брзината на хемиската реакција е правопропорционална на производот на концентрацијата од реагирачките супстанци.

Поточно тоа значи следното. За да дојде до реакција меѓу два реактанти, тие мораат да се судрат, односно да се приближат на многу мало растојание. Веројатноста да двата реактанти (или повеќе од нив) се најдат во еден мал дел од просторот е еднаква на производот од поединечните веројатности за наоѓање на секој од нив во тој дел од просторот.

Бидејќи концентрацијата претставува број на честички во одреден дел од просторот или волумен (иако дефиницијата може да варира во зависност од контекстот, првобитната дефиниција зборувала за пропорционалност на брзината со активните маси), колку е поголема концентрацијата, толку поголем број честички ќе се најдат во даден волумен, па со самото тоа и веројатноста од нивен судир ќе биде поголема.

Значи, со зголемување на концентрацијата на реагирачките супстанци се зголемува и брзината на реакцијата.

Наједноставно, тоа би изгледало вака:

${\displaystyle A+B\rightarrow C}$

${\displaystyle V=k\times [A]\times [B]}$

каде:

${\displaystyle V}$ - брзина на хемиската реакција

${\displaystyle k}$ - коефициент на пропорционалноста

${\displaystyle [A],[B]}$ - концентрација на реактантите A и B

Бидејќи коефициентите пред реактантите се ретко 1, поопшт случај би бил:

${\displaystyle mA+nB\rightarrow pC}$

${\displaystyle V=k\times [A]^{m}\times [B]^{n}}$

Највоопштено и применето на повратна хемиска реакција:

${\displaystyle mA+nB\leftrightarrow pC+qD}$

Брзината на реакцијата на десно ќе биде: ${\displaystyle k_{AB}\times [A]^{m}\times [B]^{n}}$ а на лево ${\displaystyle k_{CD}\times [C]^{p}\times [D]^{q}}$.

Бидејќи кај повратните ракции доаѓа до воспоставување на хемиска рамнотежа, брзините на директната и повратната реакција мораат да бидат исти по воспоставувањето на рамнотежата:

${\displaystyle k_{AB}\times [A]_{r}^{m}\times [B]_{r}^{n}=k_{CD}\times [C]_{r}^{p}\times [D]_{r}^{q}}$

Оттука може да се добие константата на рамнотежа К:

${\displaystyle K={\frac {[C]_{r}^{p}[D]_{r}^{q}}{[A]_{r}^{m}[B]_{r}^{n}}}={\frac {k_{AB}}{k_{CD}}}}$

Индексот []_r означува дека во последната равенка се работи за рамнотежни концентрации наспроти произволните концентрации кои фигурираат во претходните изрази. Значи, во набљудуваниот систем, концентрацијата на реактантите/производите можат да се менуваат произволно, при што реакцијата може да тече во една или друга насока, поради што доаѓа до промена на концентрациите на реактантите и производите заедно. Меѓутоа, при рамнотежа, реакциите се одвиваат во двете насоки со иста брзина, па оттука концентрациите на реактантите и производите не се менуваат. Рамнотежата може да се постигне при различни концентрации на реактантите/производите, но при условот што го поставува последната равенка.

Константата на рамнотежа не зависи од концентрациите на реактантите/производите, но зависи од температурата. Преку константите на рамнотежа можат да се пресметаат рамнотежните концентрации на супстанците вклучени во реакцијата, а од нејзината температурна зависност и промената на слободната енергија во текот на реакцијата.

Законот за дејство на масата може да се дефинира и преку масата на реагирачките супстанци, но, тоа не е од поголемо практично значење. Важно е да се спомне и дека концентрацијата е само еден од факторите кои влијаат на брзината на хемиската реакција. Другите се температура, притисок, присуство на катализатори итн.

• Брзина на хемиска реакција
• Хемиска рамнотежа