Для некоторой реакции в прямом направлении изменение энергии Гиббса меньше 0. В каком соотношении находятся величины констант скорости прямой и обратной реакций?

Для определения соотношения констант скорости прямой и обратной реакций можно использовать уравнение Нернста, которое связывает изменение свободной энергии Гиббса с энергией активации и константой скорости реакции. Уравнение Нернста формулируется следующим образом:

ΔG = -RT ln(K),

где ΔG – изменение энергии Гиббса, K – равновесная константа и T – температура.

Согласно данной задаче, ΔG меньше 0, что означает, что реакция идет в прямом направлении и является спонтанной при данной температуре.

Чтобы найти соотношение констант скорости прямой и обратной реакций, рассмотрим известное выражение для равновесной константы:

K = k_forward / k_reverse,

где k_forward и k_reverse – константы скорости прямой и обратной реакций соответственно.

Заметим, что равновесная константа K относится к состоянию равновесия, в котором концентрации реагентов и продуктов остаются постоянными. При этом энергия Гиббса ΔG равна 0.

Таким образом, уравнение Нернста примет вид:
0 = -RT ln(K).

Поскольку логарифм от ненулевого числа равен 0 только в случае, если это число равно 1, получаем следующее:

K = 1,

что равносильно:

k_forward / k_reverse = 1.

Следовательно, константы скорости прямой и обратной реакций равны между собой.