平衡常数与自由能的关系

（一）平衡常数

反应的可逆性是化学反应的普遍特征。当正、逆两反应的速度相等时，体系所处的状态称为化学平衡状态。

总结许多化学平衡的实验结果，任何一个可逆反应

水文地球化学基础

在一定温度下达到平衡状态时，以生成物摩尔（mol）数为指数的浓度的乘积与反应物摩尔（mol）数为指数的浓度的乘积之比值是一个常数。

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K为在该温度下反应的平衡常数。

根据质量作用定律，每一可逆过程起始时，正反应速度最大，随后逐渐减小；而逆反应速度则由零逐渐增大。经适当时间后，正反应速度与逆反应速度相等，各物质浓度不再改变，即达到平衡状态。

平衡常数的大小可以表示反应进行的程度。平衡常数K值越大，表示达到平衡时，生成物浓度越大，而反应物浓度越小，也就是（正）反应可以进行得越彻底。

（二）平衡常数与自由能的关系

从以上知识我们知道，当反应达到平衡时，△G=0，各浓度〔A〕、〔B〕、〔C〕、〔D〕均成为平衡时的浓度。则（1-9）式就变为

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即

由式（1-11）可以看出，在一定温度下，△G°负值越大，K值越大；△G°正值越大，K值越小。

这样，用标准生成自由能的数据可计算出给定反应的

在水文地球化学中，我们只能见到各种变化的结果，无法确知反应进行中各物的比例关系，又无法判断达到平衡的直接标志。因此，我们只能从假设平衡成立的前提出发，利用（1-11）式探讨自然环境中某一化学反应什么是可以进行的，什么是不可以进行的。

例如：判断SnO（固体）在25℃、101325Pa下能否氧化。

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根据式（1-11），

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即　K=10^46.1

按照自由能降低的原则，这一反应在表生带氧化环境可以自发地进行，并且进行得十分彻底（因K值很大）。至于实际上是否能进行，还要考虑反应的动力条件。