Guldbergův–Waagův zákon

Guldbergův–Waagův zákon, známý také jako zákon působení (aktivních) hmot, je zákon v chemické kinetice, který popisuje vztah mezi rychlostí chemické reakce a koncentrací výchozích látek (reaktantů). Mezi lety 1864 a 1879 ho v sérii článků formulovali norský matematik Cato Maximilian Guldberg a chemik Peter Waage.

Guldberg a Waage spolu začali spolupracovat roku 1862. Svoje objevy plynoucí z výsledků 300 experimentů zkoumajících vratné chemické reakce, které vedly k formulování zákona, uveřejnili poprvé 15. března 1864 ve článku Studier i affiniteten (Studie afinit), ten se ale nedočkal širšího přijetí ze strany tehdejší vědecké obce, jelikož byl publikován v norštině. V roce 1867 Guldberg a Waage publikovali další článek Études sur les affinites chimiques (Studie chemických afinit), tentokrát ve francouzštině; jejich teorii sice podpořila následná práce dánského chemika Julia Thomsena,^[1] ale širšího uznání se opět nedočkala.^[2][3]

Až v roce 1877 podobnou zákonitost znovuobjevil Jacobus Henricus van 't Hoff. Guldberg a Waage tedy v roce 1879 znovu zveřejnili své původní objevy v němčině, tehdejším hlavním jazyce chemické vědecké obce, a konečně se dočkali uznání za svou práci.^[2]

Pro obecnou chemickou reakci ve tvaru

aA + bB ⇄ cC + dD

lze rychlost reakce v vyjádřit kinetickou rovnicí

v = k ⋅ [A]^a ⋅ [B]^b,

kde:

• v je rychlost reakce,
• k je rychlostní konstanta,
• [A] a [B] jsou molární koncentrace reaktantů,
• m a n jsou řády reakce s ohledem na jednotlivé reaktanty.

Kinetická rovnice pro přímou reakci nabývá tvaru:

v₁ = k₁ ⋅ c_A ⋅ c_B,

kde v₁ je rychlost přímé reakce a k₁ je rychlostní konstanta pro přímou reakci.

Analogicky lze zapsat kinetickou rovnici pro zpětnou reakci:

v₂ = k₂ ⋅ c_C ⋅ c_D

kde v₂ je rychlost zpětné reakce a k₂ je rychlostní konstanta pro zpětnou reakci.

Při dosažení stavu, kdy se rychlosti v₁ a v₂ rovnají, chemické látky přibývají i ubývají stejnou rychlostí a dochází k dosažení chemické rovnováhy. V tomto případě se rovnají i pravé strany kinetických rovnic pro přímou a zpětnou reakci:

k₁ ⋅ c_A ⋅ c_B = k₂ ⋅ c_C ⋅ c_D.

Běžně uváděný tvar rovnice pro chemickou rovnováhu z výše uvedeného je pak

${\displaystyle K={\frac {k_{1}}{k_{2}}}={\frac {[C]^{c}[D]^{d}}{[A]^{a}[B]^{b}}}}$,

kde K je rovnovážná konstanta reakce.

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Guldbergův–Waagův zákon na Wikimedia Commons