Закон действия масс, также известный как закон Гульдберга и Вааге, устанавливает, что скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени, соответствующие их стехиометрическим коэффициентам в химическом уравнении.
Для заданной реакции:
[ \text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 ]
можно записать закон действия масс для обратимой реакции, несмотря на то, что в данном случае реакция идет в основном в прямом направлении (образование хлорида цинка и водорода), а обратная реакция практически не происходит (водород и хлорид цинка не взаимодействуют, чтобы дать цинк и хлороводород).
Для записи закона действия масс, предположим, что реакция является обратимой:
[ \text{Zn} + 2\text{HCl} \rightleftharpoons \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 ]
Константа равновесия ( K ) для этой реакции может быть выражена через концентрации реагентов и продуктов:
[ K = \frac{[\text{ZnCl}_2][\text{H}_2]}{[\text{Zn}][\text{HCl}]^2} ]
Здесь:
- ([\text{Zn}]), ([\text{HCl}]), ([\text{ZnCl}_2]), и ([\text{H}_2]) — это равновесные концентрации цинка, хлороводорода, хлорида цинка и водорода соответственно.
- Степени в уравнении соответствуют стехиометрическим коэффициентам в химическом уравнении: ([\text{HCl}]) возводится в квадрат, так как коэффициент перед (\text{HCl}) равен 2.
Важно отметить, что в реальных условиях чистое твердое вещество цинка ((\text{Zn})) не участвует в выражении для константы равновесия, так как его активность считается равной 1. Однако в контексте записи закона действия масс в общем виде его концентрация может быть включена для полноты.
Таким образом, константа равновесия для данной реакции в водном растворе будет зависеть от концентраций (\text{HCl}), (\text{ZnCl}_2) и (\text{H}_2), и в практическом применении обычно учитывают только растворенные вещества и газы.