Рассмотрим химическую реакцию:
[ \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3 ]
Эта реакция описывается законом действующих масс, который утверждает, что скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов, возведённых в степени, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. Для данной реакции скорость прямой реакции (( v )) можно выразить следующим уравнением:
[ v = k [\text{N}_2]^1 [\text{H}_2]^3 ]
где:
- ( v ) — скорость реакции,
- ( k ) — константа скорости реакции,
- ([\text{N}_2]) и ([\text{H}_2]) — концентрации азота и водорода соответственно.
Если концентрация азота увеличивается в два раза, то новая концентрация ([\text{N}_2']) будет равна (2[\text{N}_2]). Подставим это изменение в уравнение для скорости реакции:
[ v' = k [\text{N}_2'] [\text{H}_2]^3 = k (2[\text{N}_2]) [\text{H}_2]^3 ]
[ v' = 2k [\text{N}_2] [\text{H}_2]^3 ]
Теперь мы можем увидеть, что новая скорость реакции ( v' ) будет в два раза больше первоначальной скорости ( v ):
[ v' = 2v ]
Таким образом, если увеличить концентрацию азота в два раза, скорость прямой реакции образования аммиака также увеличится в два раза, при условии, что концентрация водорода и температура остаются постоянными.