Химическое равновесие

aA + bB = mM + nN .
( )
Применим закон действия масс и запишем выражения скорости прямой и обратной реакций:

• 
  скорость прямой реакции: ( )
  
• 
  скорость обратной реакции: ( )
  
• 
  в состоянии равновесия:
  

( )
Переносим постоянные величины (константы скорости) в левую часть равенства, а переменные (концентрации) – в правую часть равенства, т.е. записываем данное равенство в виде пропорции:

( )
Так как величины k1 и k2 в определенных условиях постоянны, то и отношение их тоже будет постоянной величиной для данной системы. Её обозначают К и называют константой равновесия.

( )
В выражение константы входят равновесные концентрации веществ, взятые в степенях, равных коэффициентам перед веществом в уравнении реакции. Константа равновесия отражает глубину протекания процесса. Чем
больше величина константы равновесия, тем выше концентрация продуктов реакции в момент равновесия, т.е. тем полнее протекает реакция.
Константа равновесия зависит от природы реагирующих веществ, но не
зависит от присутствия катализатора, так как он в равной степени ускоряет как прямую, так и обратную реакции.
Влияние изменения концентрации веществ на смещение
химического равновесия. Принцип Ле-Шателье
При изменении равновесных концентраций исходных веществ и продуктов реакции путем воздействия на систему происходит смещение химического равновесия. Если увеличиваются равновесные концентрации продуктов реакции, то говорят о смещении равновесия вправо. Если при внешнем воздействии увеличиваются концентрации исходных веществ, то говорят о смещении равновесия влево.
Характер смещения равновесия можно прогнозировать, применяя принцип французского ученого Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в том направлении, которое ослабляет внешнее воздействие.
Принцип Ле-Шателье следует из закона действующих масс. Если система находится при постоянной температуре, то константа равновесия при внешних воздействиях остается постоянной. Поэтому любое изменение равновесных концентраций веществ должно приводить к такому изменению равновесных концентраций других веществ, чтобы соблюдалось постоянство константы равновесия.
Рассмотрим процесс конверсии метана: