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有些化学作用在一个方向上不可逆地进行。一个例子是氢（H）气体在氧气（O）中燃烧以产生水，如公式2 H2 O2=>2 H2O所示。相反的反应，2 H2O=>；2 H2 O2在这些条件下，无论经过多长时间都不会发生。存在可逆反应，正如化学家克劳德·路易斯·伯托莱在1803年发现的那样，可逆反应朝着一个方向发展，直到逆向反应成为最受欢迎的反应，使平衡成为可能，并使平衡常数的计算成为可能。带烧杯的科学家根据许多科学家的努力及时揭示的数学关系推导出这些平衡常数。这些关系利用反应系统。一个简单的例子是醋酸的电离，另一个例子是四氧化二氮气体的可逆分解。在这些例子中，和所有例子一样，平衡常数取决于温度等系统条件。醋酸分解成一个正氢离子加上一个负的醋酸离子。使反应成为可逆的是这些离子能够并且将重新组合成酸分子。其他的醋酸分子然后解离来取代那些重新组合。结果是平衡，得到了一个数学表达式。离子和酸的浓度通过表达式K=[H][Ac-]/[HAc]与平衡常数相关。逻辑上，逆反应的平衡常数是这个K的倒数，因为酸浓度变成分子，离子浓度变成分母。对于含有氮（N）和氧的四氧化二氮，化学反应写为N2O4⇆2NO2在一个封闭系统中，这两种物质比例的任何变化都取决于系统压力的变化；每分解一个四氧化二氮分子，就会形成两个二氧化氮分子，从而增加压力。这需要能量，而且，不利于分裂。方程式为K=[NO2][NO2]/[N2O4]。对于乙酸而言，逆反应的平衡常数，以及所有反向反应的平衡常数，都是这个K的倒数。不可逆反应遵循与可逆反应相同的数学关系。在这种情况下，然而，如果我们考察正反应或反反应，分母就会变成0或无穷大。这表明平衡常数有一个相反的值，即无穷大或0。这样的信息是无用的。还有一个有趣的现象是，通过消除一个反应，使其不可逆，从而推动反应完成从系统中产生的产物，如通过保留反应物的半透膜。

发表于 2020-09-18 05:40
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分类：科学教育

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