Алгебраїчний підхід при записі рівнянь хімічних реакцій

Розглянемо реакцію загального вигляду

0 D a_j A_j, (12)

де S – символ суми, j – номер реагенту A_j (не плутати з стехіометричними індексами у формулах, таких як Br₂ або I₃^‑!), a_j – стехіометричні коефіцієнти – число частинок реагенту A_j, що вступають у реакцію (a_j < 0) або одержуються у ній (a_j > 0). Такі знаки маємо, якщо перенесемо всі реагенти праворуч, як в алгебраїчних рівняннях, а ліворуч залишимо 0. Рівняння (1) має такий вигляд:

0D - aA – bB+ cC + dD. (13)

Наприклад,

H₂O D H⁺ + OH^‑ переходить у 0 D ‑ H₂O + H⁺ + OH^‑,

H₃PO₄ D 3 H⁺ + PO₄^3‑ - у 0 D ‑ H₃PO₄ + 3 H⁺ + PO₄^3‑.

Умови рівноваги задамо законом дії мас (ЗДМ),

= K, (14)

де P – символ добутку, a_j – активність реагента A_j, K – константа рівноваги.

ЗДМ для реакції (13) [A]^-a·[B]^–b·[C]^c·[D]^d = K.

На константу рівноваги впливає багато факторів, наприклад, температура. Активність розчинника, H₂O (у розведених розчинах), як і хімічних індивідів, що утворюють окрему фазу (тверду або рідку), не включають до запису ЗДМ, вважаючи їх рівними 1. Так, для реакції

 

Ca₅(OH)(PO₄)₃(s) D 5 Ca²⁺ + OH^- + 3 PO₄^3-

активність твердої фази не включаємо до запису ЗДМ,

{a(Ca²⁺)}⁵ a(OH^- ) {a(PO₄^3-)}³ = K.

Для реакції

Mn²⁺ + 5 H₅IO₆ D 2 MnO₄^‑ + 5 IO₃^‑ + 11 H⁺ + 7 H₂O

ЗДМ має вигляд

{a(Mn²⁺)}^‑2 {a(H₅IO₆)}^‑5 {a(MnO₄^‑)}² {a(IO₃^‑)}⁵ {a(H⁺)}¹¹ = K,

де, щоб спростити індекси, активності позначено літерою a з хімічною формулою реагента у дужках. Активність a(H₂O) = 1 до запису не вводимо. Якщо не вживати від’ємних стехіометричних коефіцієнтів, то ліву частину (2) записують як відношення двох добутків із позитивними ступенями, у чисельнику – для продуктів, у знаменнику – для вихідних реагентів,

= К.